Los diodos emisores de luz ultravioleta profunda (DUV-LED) hechos de nitruro de aluminio y galio (AlGaN) transfieren de manera eficiente energía eléctrica a energía óptica debido al crecimiento de una de sus capas inferiores en forma escalonada. Este descubrimiento, publicado en la revista Letras de física aplicada , puede conducir al desarrollo de LED aún más eficientes.

Los LED DUV basados ​​en AlGaN están recibiendo mucha atención de la investigación debido a su uso potencial en la esterilización, Purificación del agua, fototerapia, y comunicación óptica de alta velocidad independiente de la luz solar. Los científicos están investigando formas de mejorar su eficiencia en la conversión de energía eléctrica en energía óptica.

Kazunobu Kojima de la Universidad de Tohoku se especializa en optoelectrónica cuántica, que estudia los efectos cuánticos de la luz sobre materiales semiconductores de estado sólido. Él y sus colegas en Japón utilizaron una variedad de técnicas microscópicas especializadas para comprender cómo la estructura de los LED basados ​​en AlGaN afecta su eficiencia.

Fabricaron un LED basado en AlGaN haciendo crecer una capa de nitruro de aluminio sobre un sustrato de zafiro con un ángulo muy pequeño de un grado. Próximo, Crecieron una capa de revestimiento de AlGaN con impurezas de silicio encima de la capa de nitruro de aluminio. Luego se cultivaron tres 'pozos cuánticos' de AlGaN encima de esto. Los pozos cuánticos son capas muy delgadas que confinan partículas subatómicas llamadas electrones y agujeros dentro de la dimensión que es perpendicular a la superficie de las capas. sin restringir su movimiento en las otras dimensiones. El pozo cuántico superior finalmente se cubrió con una capa de bloqueo de electrones formada por nitruro de aluminio y AlGaN con impurezas de magnesio.

Las investigaciones microscópicas revelaron que se forman escalones escalonados entre las capas inferiores de nitruro de aluminio y AlGaN. Estos pasos afectan las formas de las capas de los pozos cuánticos por encima de ellos. Se forman franjas ricas en galio que conectan los escalones inferiores con las pequeñas distorsiones que causan en las capas superiores de los pozos cuánticos. Estas franjas representan microprutas de corriente eléctrica en la capa de revestimiento de AlGaN. Estos micropaths, junto con una fuerte localización del movimiento de electrones y huecos dentro de las capas de pozos cuánticos, parece aumentar la eficiencia de los LED en la conversión de energía eléctrica en energía óptica, dicen los investigadores.

A continuación, el equipo planea utilizar esta información para fabricar LED ultravioleta profundos basados ​​en AlGaN más eficientes, dice Kojima.