Японские ученые создали алмазные светодиоды

алмазные светодиоды

Японский Национальный институт передовых наук и технологий (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST) разработал светодиод (LED) дальнего УФ-излучения (deep UV), который использует алмазный полупроводник.

Светодиод дальнего УФ-излучения составлен из 2-мм квадратной алмазной подложки, на которой расположен алмазный полупроводник. Это устройство выделяет дальнее УФ-излучение с длиной волны 235 нм. Мощность при токе в 320 мА составляет 30 мкВт.

«Светодиод очень близок к практическому использованию», — говорит Сатоси Ямасаки (Satoshi Yamasaki), главный исследователь Научно-исследовательского института энергетики при AIST и профессор Университета Тсукубы. По данным AIST, новый светодиод имеет два главных отличия. Первым является светоотдача, которая возрастает даже при подаче тока большой величины. Вторым — выдающаяся термостойкость.

В частности, когда ток с плотностью, превышающей 2 000 А/см2, прикладывается к электроду диаметром 120 мкм, светоотдача продолжает возрастать без эффекта насыщения, по данным AIST. На данный момент рабочая плотность тока светодиода дальнего УФ-излучения с AlGaN-полупроводниками ограничена уровнем в 500 А/см2. Высокую термостойкость характеризует тот факт, что, когда температура поднимается с комнатной до 420 градусов цельсия, интенсивность излучения не снижается, а продолжает нарастать.

В отличие от обычных LED алмазные светодиоды выделяют свет вследствие генерации экситонов. Экситон является электронно-дырочной парой, которая ведет себя как один из видов частиц. В частности, они чувствительны к температуре и часто распадаются с большой скоростью. «Однако генерируемые алмазным светодиодом экситоны очень стабильны и не разрушаются до 600 oС», — говорит Тосихару Макино (Toshiharu Makino), исследователь из Научно-исследовательского института энергетики при AIST. Этот факт является главной причиной большого сопротивления высокой температуре.

Пока существуют некоторые проблемы в коммерциализации алмазных светодиодов. Не только из-за того, что алмазные подложки очень дороги, но и потому, что доступные подложки имеют размер в несколько квадратных миллиметров. Однако создатели утверждают, что уже разрабатывается способ укладки поликристаллической алмазной полупроводниковой пленки на кремниевую подложку.

«Прототип, созданный при помощи этой новой техники, имеет эффективность лишь на порядок ниже, чем у представленных светодиодов», — говорит Макино. «Поскольку для этого требуются сравнительно доступные материалы, такие как кремний и метан, то такая технология может стать реальностью, и производство алмазных светодиодов будет иметь очень низкую стоимость».

Получать все новости по электронной почте