(PhysOrg.com) - Los físicos de Taiwán han diseñado y fabricado diodos emisores de luz (LED) de tamaño nanométrico que emiten luz que abarca todo el espectro visible. Aunque los pequeños LED a todo color no están diseñados para aplicaciones de iluminación comercial, deberían ser útiles en microscopía de alta resolución y fotolitografía de sublongitud de onda.

Los investigadores, Yu-Jung Lu, et al., de la Universidad Nacional Tsing-Hua en Hsinchu, Taiwán han publicado su estudio sobre los nano-LED en un número reciente de Letras de física aplicada .

Los nuevos nano-LED tienen una estructura única que consta de nanodiscos de 40 nm de espesor intercalados entre dos capas de nanobarras, dando como resultado una geometría de nanodisco en nanorod. Los nanodiscos están hechos de nitruro de galio indio (InGaN), un material semiconductor que se usa ampliamente en LED y células solares, mientras que las nanovarillas están hechas de nitruro de galio (GaN). Sin embargo, Hasta ahora no se han conseguido LED InGaN capaces de emitir luz de todo el espectro visible.

“La estructura de nanodisco / nanovarilla de InGaN / GaN es similar a una estructura de pozo cuántico bien conocida, pero en una dimensionalidad reducida (reducción de tamaños laterales), ”El coautor Shangjr Gwo, profesor de física en la Universidad Nacional Tsing-Hua, dicho PhysOrg.com . “Los nanodiscos de InGaN intercalados entre las regiones p y n-GaN actúan como emisores de luz visible a todo color cuando se inyectan electrones y huecos a través de la unión p-n con un voltaje de polarización directa. La luz electroluminiscente proviene de la recombinación de agujeros de electrones dentro de los nanodiscos de InGaN ".

Como explicaron los investigadores, la clave para lograr LED a todo color fue superar grandes tensiones de celosía, que degradan las emisiones de longitud de onda larga. El sistema de nanovarillas InGaN / GaN resuelve este problema debido a la relajación de la tensión en la geometría nanoestructurada.

Los investigadores esperan que estos nano-LED a todo color se puedan utilizar en técnicas de imágenes de alta resolución que puedan resolver las características ultrapequeñas de sublongitud de onda de los objetos. Para hacer esto, estas técnicas deben superar el límite de difracción, que es un límite fundamental en la resolución de la imagen causado por la dispersión - o "difracción" - de las ondas. Las técnicas de obtención de imágenes pueden superar este límite mediante el uso de ondas evanescentes, que revelan información sobre las características de sublongitud de onda de los objetos, pero también decaen exponencialmente lejos del objeto. Debido al corto alcance de las ondas evanescentes, Las técnicas de formación de imágenes que las detectan se basan en la óptica de campo cercano.

Una de estas técnicas es el escaneo de microscopía óptica de campo cercano (SNOM), que utiliza una pequeña sonda para generar y recuperar ondas evanescentes. Uno de los mayores desafíos en SNOM es obtener una fuente de luz que sea lo suficientemente pequeña y versátil para trabajar en esta sonda. y ahí es donde entran en juego los nuevos nano-LED. Si bien investigaciones anteriores han demostrado las ventajas de usar nano-LED en las sondas, esta es la primera vez que se encuentra disponible un nano-LED con una gama a todo color.

"Para microscopía, Podemos usar el nano-LED como una fuente de luz de excitación localizada en una longitud de onda elegida para excitar selectivamente moléculas fluorescentes específicas, ”Lu dijo.

En su estudio, los investigadores demostraron experimentalmente el uso de LED de nanodisco en nanovarilla para fotolitografía de sublongitud de onda, en el que se utiliza la luz para crear un patrón en un material sensible a la luz. Ellos predicen que fabricando los nano-LED en las puntas de las sondas SNOM, podrían lograr un mejor control espacial para la fotolitografía de sublongitud de onda en el futuro.

“Para las aplicaciones de la fotolitografía, la libertad de usar nano-LED en cualquier longitud de onda amplía la elección de fotorresistencia y permite el control de su fotorrespuesta, ”Lu dijo.

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