Las ventajas de los diodos emisores de luz (LED), como su pequeño tamaño, bajo costo y excelente eficiencia energética, significa que se encuentran en todas partes en la vida moderna. Un equipo de KAUST ha desarrollado recientemente una forma de producir un LED de luz blanca que supera algunos desafíos críticos.

Parpadeando en casi todos los dispositivos electrónicos modernos, Los LED transmiten mensajes en su propio tono distintivo de rojo, verde o azul. La coloración de un LED proviene de un semiconductor en el interior que emite sobre un espectro estrecho de longitudes de onda ópticas. La incapacidad de los LED para emitir en un espectro más amplio restringe su uso en aplicaciones de iluminación (es necesario emitir un espectro más amplio para generar luz blanca) o para pantallas que requieren una amplia paleta de colores diferentes.

Un enfoque para fabricar LED de luz blanca es combinar dispositivos de diferentes materiales, donde cada material emite un color diferente. La emisión de rojo, azul y verde de los diferentes materiales se pueden combinar para crear luz blanca, pero esto aumenta la complejidad y el costo de fabricación de los LED. Alternativamente, Se puede usar un solo semiconductor mezclando un fósforo que absorbe parte de la luz emitida por el semiconductor y luego la reemite con un color diferente. Sin embargo, el fósforo se degrada con el tiempo, limitando la vida útil de estos dispositivos.

El equipo de Daisuke Iida y Kazuhiro Ohkawa ha ideado una forma de construir LED monolíticos de luz blanca sin fósforo utilizando el semiconductor nitruro de galio indio.

El color de emisión del nitruro de galio indio depende del contenido relativo de átomos de indio y galio. Por ejemplo, el nitruro de galio emite luz ultravioleta, pero la adición de indio desplaza la emisión a través del espectro visible hacia el infrarrojo. La emisión puede controlarse aún más intercalando capas muy delgadas de nitruro de galio indio con una composición entre dos capas de diferente composición, creando los llamados pozos cuánticos.

"Lo único de nuestros dispositivos es que utilizamos defectos de material, o estructuras de foso en V, para mejorar la inyección de una corriente en el semiconductor, ", dice Iida. Los LED diseñados por el equipo de KAUST incluían pozos cuánticos emisores de luz azul con un contenido de indio del 20 por ciento y pozos cuánticos de rojo indio del 34 por ciento. Combinados, este LED monolítico emite luz en todo el espectro visible. Controlando la corriente que pasa a través del dispositivo, el equipo podría cambiar la emisión de un blanco cálido a un blanco natural y luego a un blanco frío.

"El siguiente paso es mejorar la eficacia de emisión del componente de emisión roja, ", dice Iida." La emisión roja es un factor clave de los LED de alta reproducción cromática con la emisión blanca natural ".