Микропровода из оксида цинка повышают эффективность светодиодов

Источник: physorg.com

Исследователи из Технологического института Джорджии (США) под руководством профессора Чжун Линь Вана сумели в четыре раза увеличить эффективность светодиодов (LED) из нитрида галлия. Для этого ученые использовали микропровода из оксида цинка. Данный материал является пьезоэлектриком, и под воздействием механического напряжения в проводах создается электрический заряд. Этот заряд может оказать влияние на перенос заряженных частиц в светодиоде. Действие светодиода на основе нитрида галлия связано на генерации фотонов в процессе рекомбинации носителей зарядов — «дырок» и электронов.

Пьезоэлектрический потенциал, получаемый в микропроводах, способствует повышению скорости рекомбинации и увеличению тока инжекции. В итоге световое излучение значительно возрастает. В устройстве, созданном в институте Джорджии, провода из оксида цинка играют роль «n» компонента «p-n» перехода, а тонкая пленка нитрида галлия является «p» компонентом. Носители заряда оказываются в ловушке на границе этих регионов, в канале, созданном за счет пьезоэлектрического заряда. Чем больше электронов и «дырок» находятся в непосредственной близости друг к другу в течение времени, достаточного для рекомбинации, тем выше эффективность светодиодов. В традиционных светодиодных конструкциях роль ловушки носителей заряда играют квантовые ямы, в этом случае эффективность устройства не превышает 2%.

Сжимающее напряжение в 0,093%, приложенное к проводу из оксида цинка, повышает ток инжекции в 4 раза, а интенсивность светового излучения увеличивается в 17 раз. Таким образом, эффективность оптико-электронных устройств с пьезоэлектрическим потенциалом достигает 8%. Светодиоды, созданные в институте Джорджии, излучают ультрафиолетовый свет (частота около 390 нм). Но профессор Чжун Линь Ван полагает, что использование пьезоэлектрического эффекта возможно и в устройствах, излучающих свет в видимом диапазоне. Также этот подход может найти применение в регулировке других приборов, где оптические свойства материалов управляются электронными полями.