Optimizando la geometría, La fabricación y los contactos eléctricos son vitales para maximizar la eficiencia del LED. Crédito:Zhuag et al.
Los nuevos LED rojos son más estables a la temperatura que los fabricados con el semiconductor convencional de elección.
En un esfuerzo por optimizar el rendimiento de los diodos emisores de luz (LED), Los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah están analizando todos los aspectos del diseño, fabricación y operación de estos dispositivos. Ahora, han logrado fabricar LED rojos, basado en el nitruro de galio indio semiconductor que emite naturalmente azul, que son tan estables como los basados en fosfuro de galio indio.
Los LED son fuentes ópticas fabricadas a partir de semiconductores que ofrecen mejoras sobre las fuentes de luz visible convencionales en términos de ahorro de energía. tamaño más pequeño y vidas más largas. Los LED pueden emitir en todo el espectro, del ultravioleta al azul (B), verde (G), rojo (R) y en el infrarrojo. Y matrices de diminutos dispositivos RGB, los llamados micro-LED, se puede utilizar para hacer pantallas de colores vivos, que podría apuntalar la próxima generación de monitores y televisores.
Un gran desafío al que se enfrenta el desarrollo de microLED es integrar el rojo, luz verde y azul en un solo chip LED. Los LED RGB actuales se fabrican combinando dos tipos de materiales:los LED de luz roja están hechos de fosfuro de galio indio (InGaP), mientras que los LED azules y verdes comprenden semiconductores de nitruro de galio indio (InGaN). La integración de dos sistemas de materiales es difícil. "La creación de pantallas RGB requiere la transferencia masiva del azul separado, LEDs verde y rojo juntos, ", dice el investigador de KAUST, Zhe Zhuang. Una solución más sencilla sería crear LED de diferentes colores en un solo chip semiconductor.
El equipo desarrolló una estructura de LED rojo InGaN donde la potencia de salida es más estable que la de los LED rojos InGaP. Crédito:Zhe Zhuang
Dado que los semiconductores InGaP no pueden emitir luz azul o verde, la única solución para hacer micro-LED RGB monolíticos es usar InGaN. Este material tiene el potencial de cambiar su emisión de azul a verde, amarillo y rojo al introducir más indio en la mezcla. Y se ha previsto que los LED rojos de InGaN tengan un mejor rendimiento que los actuales de InGaP.
Zhuang, Daisuke Iida, Kazuhiro Ohkawa y sus colegas han logrado cultivar InGaN rico en indio de alta calidad para fabricar LED rojos utilizando las instalaciones de nanofabricación de los laboratorios KAUST Core.
El equipo también desarrolló excelentes contactos eléctricos transparentes utilizando una película delgada de óxido de indio-estaño (ITO) 1, lo que permite que una corriente pase a través de sus LED ámbar y rojo basados en InGaN. "Hemos optimizado la fabricación de la película ITO para lograr una baja resistencia eléctrica y una alta transmitancia". El equipo demostró que estas características mejoraron significativamente el rendimiento de los LED rojos de InGaN.
También estudiaron cuidadosamente los LED rojos InGaN de diferentes tamaños y a varias temperaturas. Los cambios de temperatura afectan la potencia de la luz de salida y provocan diferentes impresiones de color, haciéndolos cruciales para el rendimiento práctico del dispositivo.
"Una desventaja crítica de los LED rojos InGaP es que no son estables cuando se operan a altas temperaturas, "explica Zhuang". Por lo tanto, Creamos LED rojos InGaN de diferentes diseños para realizar fuentes de InGaN de luz roja muy estables a altas temperaturas. "Han desarrollado una estructura de LED rojos InGaN donde la potencia de salida es más estable que la de los LED rojos InGaP2. Además, su cambio de color de emisión a altas temperaturas fue menos de la mitad que el de los fabricados con InGaP.
