NIST разрабатывает ультрафиолетовый светодиод Nanowire GaN Core-Shell с 5-кратной интенсивностью

Исследовательская группа в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) разработала ультрафиолетовые светодиоды с нанопроволоками, которые способны создавать в пять раз более высокую интенсивность света благодаря более простой конструкции корпуса.

Ультрафиолетовые светодиоды используются во многих областях, таких как полимеризация, очистка воды и медицинская дезинфекция. Исследователи из NIST пытаются изготовить светодиоды на основе нанопроволоки для наконечников сканирующих зондов, предназначенных для применения в электронике и биологии. В последнее время исследователи экспериментировали с ядрами нанопроволок из легированного кремнием GaN, который имеет дополнительные электроны, в окружении оболочек из легированного магнием GaN, у которого есть избыток «дырок» для недостающих электронов. Когда электрон и дырка объединяются, энергия выделяется в виде света, процесс, известный как электролюминесценция.

Исследование было опубликовано в журнале Nanotechnology Journal под названием «Ультрафиолетовые светодиоды на основе гетероструктур нанопроволок AlGaN / GaN со стержневой оболочкой, выращенных эпитаксией N-полярной селективной области». Как описано в статье, более яркие светодиоды изготавливаются из нанопроволоки с так называемой «Pin» структура, трехслойная конструкция, которая вводит электроны и дырки в нанопроволоки. Добавление алюминия к оболочке помогает удерживать электроны в сердечнике нанопроволоки, в пять раз увеличивая электролюминесценцию.

«Роль алюминия состоит в том, чтобы ввести асимметрию в электрическом токе, которая предотвращает протекание электронов в слой оболочки, что снижает эффективность, и вместо этого ограничивает электроны и дырки в ядре нанопроволоки», – объяснил первый автор Мэтт Брубейкер.

Тестовые структуры нанопроволоки имели длину около 440 нанометров (нм) с толщиной оболочки около 40 нм. Конечные светодиоды, включая оболочки, были почти в 10 раз больше. Исследователи обнаружили, что количество алюминия, включенного в изготовленные структуры, зависит от диаметра нанопроволоки.

Руководитель группы Крис Бертнесс сказал, что по крайней мере две компании разрабатывают микро-светодиоды на основе нанопроволоки, и NIST имеет Соглашение о совместных исследованиях и разработках, с одной из которых разработана методика определения легирующих примесей и структурных характеристик. Исследователи провели предварительные обсуждения с компаниями, производящими сканирующие зонды, об использовании светодиодов NIST в наконечниках зондов, и NIST планирует в ближайшее время продемонстрировать прототип светодиодных инструментов.