Con preocupaciones sobre el cambio a una plataforma de energía limpia en todo el mundo con vehículos eléctricos y energías renovables, La energía desperdiciada es un factor tan importante como la cantidad de energía verde producida. Por lo tanto, La iluminación de estado sólido basada en diodos emisores de luz (LED) se promociona como una solución. Sin embargo, Los LED luchan por ofrecer un alto brillo para el extremo de longitud de onda más corta de las necesidades de iluminación. Y las longitudes de onda cortas emitidas facilitan la luz blanca a través de convertidores reductores de fósforo conocidos.
En Luz:ciencia y aplicaciones , Los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio y los científicos de la Universidad Estatal de Wright y el Laboratorio de Investigación Naval describen un nuevo semiconductor LED prometedor hecho con materiales a base de GaN que podría aumentar la eficiencia del enchufe de pared al reducir las pérdidas de energía y el autocalentamiento.
Si esta nueva tecnología se puede aprovechar para una alta emisión de luz, El avance podría mejorar la iluminación LED de estado sólido sin un cambio significativo en las instalaciones de fabricación de LED existentes. Los nuevos LED podrían proporcionar más luz con menos voltaje y resistencia que los LED de GaN convencionales, aumentando así la salida general de lúmenes por vatio y evitando la caída de eficiencia que afecta a los LED de alto brillo.
Una forma en que el equipo ha superado este problema es eliminando por completo todo el dopaje de tipo p en nitruro de galio, que históricamente es difícil de dopar y conduce a una alta resistencia en serie. La clave del descubrimiento del equipo es la capacidad de crear "agujeros" para la recombinación radiativa con electrones mediante un túnel mecánico-cuántico. en lugar de a través del dopaje p. El túnel se produce por el mecanismo Zener, entregando los huecos a la zona de recombinación, mitigar la necesidad de torpes contactos óhmicos de tipo p e inyectores de semiconductores resistivos de tipo p.
Los investigadores hicieron su descubrimiento mientras avanzaban con diodos de efecto túnel resonantes (RTD) en el sistema de nitruro de galio para la Oficina de Investigación Naval bajo el director del programa, el Dr. Paul Maki. Como se informó en la edición de agosto de 2016 de Letras de física aplicada , su esfuerzo también estableció una plataforma RTD estable basada en GaN para la generación de alta potencia de microondas y fuentes potencialmente de terahercios.
La ciencia fundamental detrás de este avance es el uso de campos eléctricos extremadamente altos inducidos por los efectos de polarización dentro de las heteroestructuras basadas en wurtzita GaN. Estos campos altos permiten que el nuevo dispositivo no solo inyecte electrones a través de una estructura clásica de doble barrera RTD en la banda de conducción, pero también simultáneamente para inyectar agujeros mediante un túnel Zener a través de la banda prohibida de GaN en la banda de valencia. Por lo tanto, el nuevo LED utiliza solo dopaje de tipo n, pero incluye cargas de tunelización bipolar para crear la nueva fuente de luz LED.
Prosiguiendo la comercialización, el equipo está trabajando para equilibrar la proporción de huecos y electrones inyectados para crear y, por lo tanto, entregar hasta un fotón emitido por cada electrón inyectado.
