A impureza de carbono há muito prejudica a eficiência em dispositivos eletrônicos e ópticos baseados em nitreto. Mas pesquisadores da Tohoku University, descobriram um método que pode detectar rapidamente impurezas de carbono usando luz.

O uso de diodos emissores de luz azul e branca (LEDs) que usam semicondutores de nitreto - especificamente nitreto de gálio e índio (InGaN) e nitreto de gálio (GaN) - levou a um aumento acentuado na eficiência energética. Naturalmente, pesquisadores tentaram replicar isso em aplicações ópticas e eletrônicas usando semicondutores de nitreto. Contudo, um problema comum surge devido à impureza de carbono, o que degrada significativamente o desempenho.

A impureza de carbono leva a armadilhas profundas, um defeito eletrônico indesejável pelo qual o desempenho é substancialmente reduzido. Contudo, detectar impurezas de carbono em cristais semicondutores é um processo demorado e caro. Alguns métodos requerem a criação de eletrodos adicionais no cristal. Assim, aumentando custos e inibindo a velocidade de inspeção. Outros métodos resultam na quebra de cristais de nitreto; Portanto, tornando os cristais inúteis.

No entanto, Professor Associado do Instituto de Pesquisa Multidisciplinar para Materiais Avançados da Universidade de Tohoku, Kazunobu Kojima e sua equipe resolveram esse problema criando uma maneira de identificar impurezas de carbono usando uma técnica de sondagem que utiliza luz que não faz contato físico com os cristais. A técnica é chamada de espectroscopia de fotoluminescência omnidirecional (ODPL).

O processo de ODPL envolve primeiramente iluminar um cristal, como GaN, via luz externa. A luz externa é absorvida pelo cristal, estimulando-o assim. Para retornar ao seu estado inicial, Portanto, o cristal cria uma luz para dissipar o excesso de energia.

A utilização do ODPL permite a avaliação rápida da eficiência da fotoluminescência com alta precisão. Uma vez que a impureza de carbono reduz a eficiência da fotoluminescência, os pesquisadores também podem determinar a concentração de carbono avaliando a eficiência do PL.

O professor Kojima explicou os benefícios de tal sistema. "As tecnologias de sondagem óptica são imensamente benéficas devido à sua natureza não destrutiva. Ao usar a luz, podemos, portanto, ajudam a detectar a impureza de carbono que é, em última análise, um grande obstáculo para dispositivos GaN, como LEDs e transistores de potência. "

Um benefício adicional da espectroscopia ODPL é que não se limita apenas à aplicação baseada em semicondutor de nitreto. Ele pode verificar qualquer material emissor de luz que contenha propriedades óticas e eletrônicas. Um exemplo seriam os perovskitas, que atualmente é usado na fabricação de células solares de alta eficiência.