Nowy sposób otrzymywania światła z półprzewodników
fot. oskay / filckr.com
Nowa technologia związana z diodami LED powstała w National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) w Japonii, gdzie naukowcy wykazali, że pokrywanie nano-grzebietów dwutlenkiem krzemu SiO2 powoduje wydobycie światła z półprzewodnika z ekstremalnie wysoką wydajnością. Nowa technika może doprowadzić do opracowania nowego rodzaju diod led o bardzo niskich kosztach produkcji przy zachowaniu olbrzymiej wydajności, które znalazłyby zastosowanie w oświetleniu zewnętrznym a także wielu urządzeniach multimedialnych. Upowszechnienie się rozwiązań oświetleniowych opartych na diodach led, może doprowadzić do zmniejszenia globalnego zużycia energii aż o 10% co spowodować może oszczędności 120mld $ w ciągu najbliższych 20 lat.
Klucz poprawy współczynnika konwersji energetycznej w diodach LED leży w procesie wyodrębnienia światła generowanego przez półprzewodnik z największą możliwą dla niego efektywnością. Materiały półprzewodnikowe charakteryzują się bardzo wysokim współczynnikiem wewnętrznego odbicia światła co czyni proces ekstrakcji światła bardzo trudnym. Większość technik mających na celu poprawę efektywności wydobycia światła obarczona jest wysokimi kosztami produkcji a znalezienie metody jednocześnie znacznie poprawiającej wydajność przy użyciu tanich technik miałoby kluczowe znaczenie dla popularyzacji oświetlenia LED.
Naukowcy AIST XueLun Wang i Mutsuo Ogura zaprojektowali półprzewodnik wykorzystujący efekt zanikającej fali do poprawienia wydajności jego emisji. Zanikające fale są specjalnym rodzajem fal występujących tylko w pobliżu ośrodka dobicia fali. Kiedy dwie fale zanikające się spotykają , są efektywnie emitowane w postaci światła.
(a) na rys przedstawiono fale zanikające (evanescent vawe) spotykające się na szczycie grzbietu, co w efekcie powoduje emisję światła (b) zasymulowane pole elektromagnetyczne Fot. AIST
W eksperymencie naukowcy stworzyli w półprzewodniku ( GaAs/AlGaAs) nanostruktury - rowki w kształcie liter V pomiędzy którymi były jeszcze mniejsze nano-grzbiety. Następnie na nanostrukturę nałożono warstwę dwutlenku krzemu (SiO2). Ta struktura pozwoliła na powstawanie fal zanikających pomiędzy półprzewodnikiem i SiO2 a SiO2 i powietrzem. W rezultacie otrzymano znaczny wzrost ilości światła jakie było emitowane z półprzewodnika.
Odkrycie nie wymaga znacznych modyfikacji procesów produkcyjnych co nie spowoduje wzrostu kosztów produkcji. Metoda może być równie dobrze wykorzystywana z innymi materiałami półprzewodnikowymi.
Administratorem danych osobowych jest Media Pakiet Sp. z o.o. z siedzibą w Białymstoku, adres: 15-617 Białystok ul. Nowosielska 50, @: biuro@elektroonline.pl. W Polityce Prywatności Administrator informuje o celu, okresie i podstawach prawnych przetwarzania danych osobowych, a także o prawach jakie przysługują osobom, których przetwarzane dane osobowe dotyczą, podmiotom którym Administrator może powierzyć do przetwarzania dane osobowe, oraz o zasadach zautomatyzowanego przetwarzania danych osobowych.
