p Com preocupações sobre a mudança para uma plataforma de energia limpa em todo o mundo com veículos elétricos e renováveis, a energia desperdiçada é um fator tão importante quanto a quantidade de energia verde produzida. Assim, a iluminação de estado sólido baseada em diodos emissores de luz (LEDs) é apresentada como uma solução. Contudo, Os LEDs lutam para fornecer alto brilho para as necessidades de iluminação de comprimento de onda mais curto. E comprimentos de onda curtos emitidos facilitam a luz branca por meio de downconversters de fósforo conhecidos. p No Light:Ciência e Aplicações , Pesquisadores da Universidade do Estado de Ohio e cientistas da Universidade do Estado de Wright e do Laboratório de Pesquisa Naval descrevem um novo LED semicondutor promissor feito com materiais à base de GaN que pode aumentar a eficiência da tomada de parede reduzindo as perdas de energia e autoaquecimento.

p Se esta nova tecnologia puder ser aproveitada para alta saída de luz, a descoberta pode melhorar a iluminação de LED de estado sólido sem uma mudança significativa nas instalações de fabricação de LED existentes. Os novos LEDs podem fornecer mais luz com menos tensão e resistência do que os LEDs GaN convencionais, aumentando assim a saída geral de lúmens por watt e evitando a queda de eficiência que prejudica os LEDs de alto brilho.

p Uma maneira de a equipe superar esse problema é remover completamente todo o doping do tipo p no nitreto de gálio, que historicamente é difícil de dopar e leva a uma alta resistência em série. A chave para a descoberta da equipe é a capacidade de criar "buracos" para recombinação radiativa com elétrons por tunelamento mecânico quântico, ao invés de via p-doping. O tunelamento ocorre pelo mecanismo Zener, entregando os buracos para a zona de recombinação, mitigando a necessidade de contatos ôhmicos do tipo p desajeitados e injetores de semicondutores resistivos do tipo p.

p Os pesquisadores fizeram sua descoberta enquanto avançavam com diodos de tunelamento ressonante (RTD) no sistema de nitreto de gálio para o Office of Naval Research sob o comando do gerente de programa Dr. Paul Maki. Conforme relatado na edição de agosto de 2016 da Cartas de Física Aplicada , seus esforços também estabeleceram uma plataforma de RTD baseada em GaN estável para geração de alta potência de microondas e fontes potencialmente terahertz.

p A ciência fundamental por trás desse avanço é o uso de campos elétricos extremamente altos induzidos pelos efeitos de polarização dentro de heteroestruturas baseadas em GaN wurtzite. Esses campos altos permitem que o novo dispositivo não apenas injete elétrons através de uma estrutura de barreira dupla RTD clássica na banda de condução, mas também simultaneamente para injetar buracos por tunelamento Zener através do gap de GaN na banda de valência. Assim, o novo LED usa apenas dopagem tipo n, mas inclui cargas de tunelamento bipolar para criar a nova fonte de luz LED.

p Buscando a comercialização, a equipe está trabalhando para equilibrar o elétron injetado e a proporção do buraco para criar e, portanto, entregar até um fóton emitido para cada elétron injetado.