(Phys.org) —Los avances espectaculares en el campo de los diodos emisores de luz de puntos cuánticos (QD-LED) podrían provenir de un trabajo reciente del equipo de Nanotecnología y Espectroscopía Avanzada del Laboratorio Nacional de Los Alamos.

Los puntos cuánticos son partículas semiconductoras de tamaño nanométrico cuyo color de emisión se puede ajustar simplemente cambiando sus dimensiones. Presentan rendimientos cuánticos de emisión cercanos a la unidad y bandas de emisión estrechas, que dan como resultado una excelente pureza del color. La nueva investigación tiene como objetivo mejorar los QD-LED mediante el uso de una nueva generación de puntos cuánticos diseñados específicamente para reducir las interacciones de los portadores de carga y el desperdicio que compiten con la producción de luz.

"Los LED QD pueden ofrecer potencialmente muchas ventajas sobre las tecnologías de iluminación estándar, como bombillas incandescentes, especialmente en las áreas de eficiencia, vida útil y la calidad del color de la luz emitida, ", dijo Victor Klimov de Los Alamos.

Bombillas incandescentes, conocido por convertir solo el 10 por ciento de la energía eléctrica en luz y perder el 90 por ciento en calor, están siendo reemplazados rápidamente en todo el mundo por fuentes de luz fluorescente que generan menos desperdicio. Sin embargo, El enfoque más eficiente de la iluminación es la conversión directa de electricidad en luz utilizando dispositivos electroluminiscentes como los LED.

Debido a espectralmente estrecho, emisión sintonizable, y facilidad de procesamiento, Los QD coloidales son materiales atractivos para las tecnologías LED. En la ultima década, La investigación enérgica en QD-LED ha llevado a mejoras dramáticas en su rendimiento, hasta el punto en que casi cumple con los requisitos de los productos comerciales. Un desafío sobresaliente en el campo es la llamada reducción de la eficiencia (también conocida como "caída"), es decir, la caída en la eficiencia a altas corrientes.

"Este problema de 'caída' complica el logro de los niveles prácticos de brillo requeridos especialmente para aplicaciones de iluminación, "dijo Wan Ki Bae, investigador postdoctoral en el equipo de nanotecnología.

Al realizar estudios espectroscópicos en QD-LED operativos, Los investigadores de Los Alamos han establecido que el principal factor responsable de la reducción de la eficiencia es un efecto llamado recombinación Auger. En este proceso, en lugar de emitirse como un fotón, la energía de la recombinación de un electrón excitado y un agujero se transfiere al exceso de carga y posteriormente se disipa en forma de calor.

Un papel, "El control de la influencia de la recombinación Auger en el rendimiento de los diodos emisores de luz de puntos cuánticos" se publica el 25 de octubre en Comunicaciones de la naturaleza . Además, un artículo general sobre el campo de los diodos emisores de luz de puntos cuánticos y específicamente el papel de los efectos Auger apareció en septiembre Boletín de la Sociedad de Investigación de Materiales , Volumen 38, Número 09, también escrito por investigadores del equipo de nanotecnología de Los Alamos.

Este trabajo no solo ha identificado el mecanismo de pérdida de eficiencia en QD-LED, Klimov dijo:pero también ha demostrado dos estrategias de nanoingeniería diferentes para sortear el problema en los LED QD basados ​​en puntos cuánticos brillantes hechos de núcleos de seleniuro de cadmio recubiertos con capas de sulfuro de cadmio.

El primer enfoque es reducir la eficiencia de la recombinación Auger en sí, lo cual se puede hacer incorporando una capa delgada de aleación de sulfuro de seleniuro de cadmio en la interfaz núcleo / capa de cada punto cuántico.

El otro enfoque ataca el problema del desequilibrio de carga controlando mejor el flujo de electrones adicionales hacia los puntos mismos. Esto se puede lograr cubriendo cada punto con una capa delgada de sulfuro de cadmio de zinc, que impide selectivamente la inyección de electrones. Según Jeffrey Pietryga, un químico en el equipo de nanotecnología, "Este ajuste fino de las corrientes de inyección de electrones y huecos ayuda a mantener los puntos en un estado de carga neutra y, por lo tanto, evita la activación de la recombinación Auger".