Hacer LED rojos puros a partir de cristales de nitruro es un objetivo que hasta ahora ha frustrado a los ingenieros. Sin embargo, estos LED son vitales para construir la próxima generación de pantallas micro-LED energéticamente eficientes que sigan las pantallas OLED y para crear iluminación con ajuste de color. Ahora, por primera vez, un equipo de ingenieros eléctricos de KAUST ha logrado fabricar estos LED.

"Los ingenieros eléctricos ya pueden fabricar LED brillantes utilizando diferentes materiales para producir diferentes colores. Pero para mejorar las tecnologías de visualización, los ingenieros deben integrar los tres LED de colores primarios, rojo, verde y azul, en un chip, "explica Daisuke Iida, ingeniero eléctrico en KAUST. Esto significa que necesitan encontrar un material que sea adecuado para fabricar los tres colores. El material debe poder producir cada color con alta intensidad, e idealmente, debe tener una salida de alta potencia, pero use relativamente poco voltaje de batería.

Los mejores candidatos para generar los tres colores son una familia de compuestos llamados semiconductores de nitruro. Estos son cristales que contienen nitrógeno que, en teoría, se pueden usar para crear LED que producen luz con longitudes de onda entre ultravioleta e infrarroja. que incluye todo el espectro visible. Los ingenieros suelen utilizar nitruro de galio para fabricar LED azules y verdes, pero han tenido problemas para hacer LED rojos brillantes con este cristal. "La visión roja ha sido casi imposible; otros grupos solo han tenido éxito en hacer naranja, no rojo manzana, "dice el líder del grupo, Kazuhiro Ohkawa. "Ahora, hemos desarrollado un sistema de crecimiento de cristales para realizar LED rojos puros ".

Reemplazar una gran parte del galio con el elemento indio da el rojo deseado, pero es difícil de hacer porque el indio se evapora fácilmente del cristal. Entonces Iida, Ohkawa y sus colegas crearon un reactor con vapor de indio adicional sobre la superficie del cristal, un proceso conocido como deposición en fase vapor metalorgánica. Esta presión adicional evita que se escape el indio del cristal. "Esto nos da una mayor concentración de indio en la superficie, "dice Ohkawa." ¡Ese es nuestro secreto! "

Pero había otro obstáculo que superar. El indio está hecho de átomos más grandes que el galio, así que cuando se presenta, crea defectos en el cristal, degradando la calidad de la luz de salida. El truco del equipo fue agregar también aluminio, que tiene pequeños átomos. "La introducción de los átomos pequeños reduce la tensión en el cristal, resultando en menos defectos cristalinos, "dice Iida.

"Otra ventaja es que los LED funcionan a aproximadamente la mitad del voltaje que sus competidores, "dice Ohkawa." Esto le dará una vida útil más larga a las baterías ".