Produzir LEDs vermelhos puros a partir de cristais de nitreto é uma meta que até agora frustrou os engenheiros. Contudo, esses LEDs são vitais para construir a próxima geração de monitores micro-LED com baixo consumo de energia para seguir os monitores OLED e para criar iluminação com ajuste de cor. Agora, pela primeira vez, uma equipe de engenheiros elétricos da KAUST conseguiu fazer esses LEDs.

"Os engenheiros elétricos já podem fazer LEDs brilhantes usando materiais variados para produzir cores diferentes. Mas, para melhorar as tecnologias de display, os engenheiros devem integrar os três LEDs de cores primárias, vermelho, verde e azul, em um chip, "explica Daisuke Iida, engenheiro elétrico na KAUST. Isso significa que eles precisam encontrar um material adequado para a fabricação das três cores. O material deve ser capaz de produzir cada cor com alta intensidade, e idealmente, deve ter uma saída de alta potência, mas use relativamente pouca voltagem da bateria.

Os melhores candidatos para gerar as três cores são uma família de compostos chamados semicondutores de nitreto. São cristais contendo nitrogênio que, em teoria, podem ser usados ​​para criar LEDs que produzem luz com comprimentos de onda entre ultravioleta e infravermelho, que inclui todo o espectro visível. Os engenheiros costumam usar nitreto de gálio para fazer LEDs azuis e verdes, mas eles têm lutado para fazer LEDs vermelhos brilhantes com este cristal. "A visão vermelha tem sido quase impossível - outros grupos só conseguiram realmente fazer laranja, não maçã vermelha, "diz o líder do grupo, Kazuhiro Ohkawa. "Agora, desenvolvemos um sistema de crescimento de cristal para produzir LEDs vermelhos puros. "

Substituir uma grande porção do gálio pelo elemento índio dá o vermelho desejado, mas é difícil de fazer porque o índio evapora facilmente do cristal. Então Iida, Ohkawa e colegas criaram um reator com vapor de índio extra acima da superfície do cristal, um processo conhecido como deposição em fase vapor metalorgânica. Essa pressão adicional impede que o índio no cristal escape. "Isso nos dá uma concentração maior de índio na superfície, "diz Ohkawa." Esse é o nosso segredo! "

Mas havia outro obstáculo a superar. O índio é feito de átomos maiores do que o gálio, então, quando é apresentado, cria defeitos no cristal, degradando a qualidade da luz de saída. O truque da equipe era também adicionar alumínio, que tem pequenos átomos. "A introdução de pequenos átomos reduz a tensão no cristal, resultando em menos defeitos de cristal, "diz Iida.

“Outra vantagem é que os LEDs operam com cerca de metade da voltagem de seus concorrentes, "diz Ohkawa." Isso dará a você uma vida útil mais longa para as baterias. "