Los científicos de KAUST han demostrado una técnica para reducir la pérdida de luz en la superficie de nanoestructuras semiconductoras. Algunos materiales pueden convertir de manera eficiente los electrones de una corriente eléctrica en luz. Estos llamados semiconductores se utilizan para crear diodos emisores de luz o LED:pequeños, luz, energía eficiente, dispositivos de larga duración que son cada vez más frecuentes en aplicaciones de iluminación y visualización.

El color, o longitud de onda, de la luz emitida se puede determinar eligiendo el material apropiado. Arseniuro de galio, por ejemplo, emite predominantemente luz infrarroja. Para longitudes de onda más cortas que se mueven hacia la región azul o ultravioleta del espectro, los científicos han recurrido al nitruro de galio. Luego, para sintonizar la longitud de onda de emisión, se puede agregar aluminio, que altera el espacio entre los átomos y aumenta la banda prohibida de energía.

Sin embargo, Numerosos factores impiden que toda la radiación creada en el semiconductor escape del dispositivo para actuar como una fuente de luz eficiente. Primeramente, la mayoría de los materiales semiconductores tienen un índice de refracción alto, lo que hace que las interfaces semiconductor-aire sean altamente reflejadas; en algunos ángulos, toda la luz rebota hacia atrás en un proceso conocido como reflectividad interna total. Una segunda limitación es que las imperfecciones en la superficie actúan como trampas que reabsorben la luz antes de que pueda escapar.

Postdoc Haiding Sun y sus colegas de KAUST, incluido su supervisor, Profesor asistente Xiaohang Li, Prof. Boon Ooi y Prof. Asistente Iman Roqan, han desarrollado LED que se componen de una matriz compacta de nanocables de nitruro de galio de aluminio de escala nanométrica sin dislocaciones sobre un sustrato de silicio recubierto de titanio. Se puede extraer más luz de manera eficiente debido a la presencia de espacios de aire entre los nanocables a través de la dispersión. Sin embargo, la compensación es que las matrices de nanocables tienen un área de superficie mayor que una estructura plana. "Debido a la gran relación superficie-volumen de los nanocables, sus propiedades ópticas y eléctricas son muy sensibles a su entorno, ", dice Sun." Los estados y defectos de la superficie conducirán a dispositivos emisores de luz de baja eficiencia ".

Sun y el equipo demuestran que el tratamiento de los nanocables en una solución diluida de hidróxido de potasio puede suprimir la reabsorción de la superficie al eliminar los enlaces químicos que cuelgan y prevenir la oxidación. Sus resultados mostraron que un tratamiento de 30 segundos condujo a una mejora del 49,7 por ciento en la potencia de salida de la luz ultravioleta en comparación con un dispositivo sin tratamiento.

"Nuestro objetivo es mejorar el rendimiento de nuestro dispositivo de varias formas, "dice Sun". Por ejemplo, optimizaremos las condiciones de crecimiento de los nanocables, utilizaremos estructuras de pozos cuánticos en la región activa y utilizaremos diferentes sustratos metálicos para mejorar la eficiencia de extracción de luz ".