Nowe, tańsze LED

Nowe, tańsze LED

Inżynierowie z Uniwersytetu San Diego otrzymali długo poszukiwany materiał półprzewodnikowy, na którym można zbudować nowy, niedrogi rodzaj diody (LED), który będzie mógł z powodzeniem konkurować z używanymi dziś powszechnie diodami z azotku galu.

Do budowy LED potrzeba obu, dodatnio i ujemnie naładowanych materiałów półprzewodzących; i właśnie inżynierowie wysyntetyzowali nano cylindry z tlenku cynku (ZnO), które przenoszą dodatnie ładunki lub „dziury” - tzw. „nanoprzewody ZnO typu p”. Są one obdarzone zasobem dodatnich ładunków przenoszących dziury i przez lata były one brakującym składnikiem, który powstrzymywał inżynierów przed budową LED'ów z przewodów z tlenku cynku (ZnO). Natomiast tworzenie przewodów z tlenku cynku typu n już dawno przestało być problemem. W LED'ach, kiedy elektron spotyka dziurę, przechodzi na niższy poziom energetyczny uwalniając równocześnie energię w postaci fotonu.

„Nanostruktury z tlenku cynku są tak dobrze zbadane gdyż są bardzo łatwe do wytworzenia. Teraz, gdy mamy już nanoprzewody ZnO typu p, perspektywy dla LED'ów są wyjątkowo świetliste,” - powiedział Deli Wang z Jacobs School of Engineering.

„Tlenek cynku jest bardzo dobrym źródłem światła. Elektrycznie zasilony laser z pojedynczym nanoprzewodem z tlenku cynku może być stosowany jako nanoźródło światła o bardzo wysokiej sprawności wykorzystywane w optycznych urządzeniach do przechowywania danych oraz biologicznych i chemicznych czujnikach,” - powiedział Wang.
By stworzyć nanoprzewody ZnO typu p, inżynierowie pokryli kryształy ZnO fosforem przy użyciu prostej techniki chemicznego naparowywania, która jest znacznie tańsza niż technika MOCVD ( metal organic chemical vapor deposition), używana często do syntetyzowania LED'ów z azotku galu. Dodanie atomów fosforu do struktury krystalicznej tlenku cynku prowadzi do półprzewodzących materiałów typu p przez układ kompleksu defektów, który zwiększa liczbę dziur relatywnie do liczby wolnych elektronów.

Pierwsze materiały do produkcji LED'ów z tlenku cynku są wielokrotnie droższe niż te potrzebne do LED'ów z azotku galu, ale w przyszłości, jak przewiduje Wang, ta relacja zupełnie się odwróci.

Posiadanie obu, typu n i p, komplementarnych nanoprzewodów z tlenku cynku, może być wykorzystywana również w wielu dziedzinach do produkcji: tranzystorów, detektorów UV, nanogeneratorów i mikroskopów.

(lk)