Tehokkaita ledejä nanolangasta

Nanolankaan perustuvan ledin malli, jolla osoitetaan, että hieman alumiinia kuorikerrokseen (musta) lisäten ohjaa kaikkien elektronien ja aukkojen rekombinaatioon nanolangan ytimessä (monivärinen alue) tuottamaan voimakasta valoa.

National Institute of Standards and Technologyn (NIST) nanolankagurut ovat tehneet ultraviolettivaloa tuottavia diodeja (LED), jotka erityistyyppisen kuoren ansiosta tuottavat viisi kertaa korkeamman valointensiteetin kuin vertailukelpoiset ledit, jotka perustuvat yksinkertaisempaan kuoriratkaisuun.

Ultraviolettivaloja käytetään yhä useammassa sovelluksessa, kuten polymeerikovetuksessa, vedenpuhdistuksessa ja lääketieteellisessä desinfioinnissa.

Mikroledit ovat myös kiinnostavia visuaalisia näyttöjä ajatellen. NIST:n henkilökunta kokeilee nanolanka tyyppisiä ledejä myös elektroniikan ja biologian sovelluksiin tarkoitettujen skannauskoettimien kärjissä.

Uudet, kirkkaammat ledit ovat tulosta NIST:n asiantuntemuksesta laadukkaiden galliumnitridi (GaN) nanolankojen valmistuksessa.

Äskettäin tutkijat kehittivät nanolankaisia ytimiä, jotka valmistettiin piillä seostetusta GaN:stä. Yhdisteessä on ylimääräisiä elektroneja ja sitä ympäröi magnesiumilla seostettu GaN-kuori, jolla on ylimääräisiä aukkoja. Kun elektroni ja aukko yhdistyvät, energia vapautuu valona, joka tunnetaan elektroluminesenssina.

Nyt kehitetyissä uusissa ledeissä on pieni kerros alumiinia kuorikerroksessa, mikä vähentää elektronien ylivuodon ja valon uudelleen absorboitumisen aiheuttamia häviöitä.

Nanolankaiset testirakenteet olivat noin 440 nanometriä (nm) pitkiä, ja kuoren paksuus noin 40 nm. Lopulliset ledit olivat lähes kymmenen kertaa suuremmat.

Tutkimusryhmän johtaja Kris Bertness kertoo, että ainakin kaksi yritystä kehittää jo nanolankoihin perustuvia mikroledejä. Toisen kanssa niistä NIST:llä on tutkimus- ja kehittämissopimus, jossa kehitetään seostuksen ja rakenteen karakterisointimenetelmiä.

NIST-tiimillä on jo US-patentti instrumentille, joka yhdistää mikroaaltoisen skannausanturin mikroskoopiaan ledin avulla rakenteeseen jolla toteutetaan ei-rikkoavaa, kontaktitonta materiaalien laatutestausta tärkeille puolijohdekomponenteille, kuten transistorikanaville ja yksittäisille materiaali jyville aurinkokennoissa. Koetinta voitaisiin käyttää myös biologisissa tutkimuksissa proteiinin avautumis- ja solurakenteesta.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttipisteet tehostavat valon hallintaa