211service.com
Nanoprzewodowe diody LED
Naukowcy z IBM Research w Yorktown Heights w stanie Nowy Jork zademonstrowali nowy sposób przekształcania energii elektrycznej w światło w urządzeniach emitujących światło (LED) opartych na nanoprzewodach. Diody LED z nanoprzewodów mogłyby ostatecznie zostać wykorzystane w telekomunikacji i do szybszej komunikacji między urządzeniami na mikrochipach. Takie podejście może również utorować drogę dla nowego typu jasnego, wydajnego wyświetlacza.
Mikroskopowa dioda LED: Cienki nanodrut z azotku indu obejmuje dwie elektrody. Po przyłożeniu prądu emituje światło podczerwone.
Naukowcy zbudowali diodę LED przypominającą tranzystor, która składa się z nanodrutu z azotku indu rozciągniętego między dwiema elektrodami na krzemowym podłożu. Nanodrut ma szerokość około 100 nanometrów i rozciąga się na odległość mniejszą niż 10 mikrometrów. Kiedy naukowcy przykładają prąd do nanodrutu, emituje on światło. Chociaż nanodruty emitujące światło były już produkowane, nowe urządzenia opierają się na innych prostszych mechanizmach fizycznych; w rezultacie dioda LED nanowire może być bardziej wydajna i mieć lepszą wydajność. Co więcej, urządzenie z powodzeniem emituje światło podczerwone, co było szczególnie trudne dla nanoprzewodów, mówi Phaedon Avouris , jeden z badaczy IBM.
Zazwyczaj światło w diodach LED jest wytwarzane przez wstrzykiwanie zarówno elektronów, jak i ich dodatnich odpowiedników, dziur, do aktywnego materiału, gdzie łączą się i emitują światło. Dzięki nowym urządzeniom naukowcy muszą jedynie wstrzykiwać elektrony; powodują, że elektrony i dziury tworzą się lokalnie, wewnątrz nanodrutów. Mechanizm może być bardziej wydajny, ponieważ pojedynczy elektron może zostać użyty do wygenerowania więcej niż jednej pary elektron-dziura. Co więcej, naukowcy wykazali, że nanodruty mogą wytwarzać intensywniejszą emisję światła niż inne diody LED.
Mały rozmiar nanoprzewodów i kompatybilność z krzemem sprawiają, że są atrakcyjne do integracji z chipami, mówi Eugeniusz Fitzgerald , profesor inżynierii materiałowej na MIT. Nanoprzewody emitują również światło podczerwone, co czyni je idealnymi do telekomunikacji światłowodowej i komunikacji optycznej między urządzeniami na mikrochipach, co może znacznie przyspieszyć działanie komputerów.
Diody LED z nanoprzewodów rozszerzają zakres kolorów, które mogą być emitowane z materiałów na bazie azotków, mówi Fitzgerald. Twierdzi, że materiały azotkowe są podstawą niebieskich laserów w odtwarzaczach DVD o wysokiej rozdzielczości, a także są przydatne do emitowania zielonego światła. Jeśli nanoprzewody można dostroić tak, aby emitowały czerwone światło, co wydaje się prawdopodobne, wtedy można by stworzyć wszystkie czerwone, zielone i niebieskie diody LED z różnych odmian tego samego materiału, co czyniłoby praktyczną produkcję ich wszystkich na tym samym podłożu. Fitzgerald mówi, że w końcu możliwe będzie umieszczenie takich diod LED w pikselach pełnokolorowych wyświetlaczy, które są jaśniejsze, wydajniejsze i lepiej wyglądają niż dzisiejsze płaskie wyświetlacze LCD.
Druty nie tylko emitowały światło podczerwone, ale także wykazywały szczególną zdolność do emitowania intensywniejszego światła wraz ze wzrostem temperatury; zwykle w wysokich temperaturach emisja światła słabnie lub zatrzymuje się. Może to prowadzić do diod LED, które wytrzymają wysokie temperatury, co może być przydatne w niektórych zastosowaniach wojskowych, mówi Avouris.
Nowe mechanizmy fizyczne leżące u podstaw zdolności nanoprzewodów z azotku indu do emitowania światła mogą mieć szersze implikacje dla badań nad nanoprzewodami. Fitzgerald mówi, że gdyby zastosowany tutaj mechanizm działał z innymi materiałami, mógłby zwiększyć liczbę materiałów, które można wykorzystać do tworzenia diod LED. To może sprawić, że diody LED będą tańsze i zapewni naukowcom znacznie większą wszechstronność w tworzeniu urządzeń o lepszej wydajności.