Otimizando a geometria, a fabricação e os contatos elétricos são vitais para maximizar a eficiência do LED. Crédito:Zhuag et al.
Novos LEDs vermelhos são mais estáveis em temperatura do que aqueles feitos com o semicondutor convencional de escolha.
Nos esforços para otimizar o desempenho de diodos emissores de luz (LEDs), Pesquisadores da King Abdullah University of Science and Technology estão examinando todos os aspectos do projeto, fabricação e operação desses dispositivos. Agora, eles conseguiram fabricar LEDs vermelhos, com base no nitreto de índio gálio semicondutor emissor de azul natural, que são tão estáveis quanto aqueles baseados em fosfeto de gálio e índio.
LEDs são fontes ópticas feitas de semicondutores que oferecem melhorias nas fontes convencionais de luz visível em termos de economia de energia, tamanho menor e vida útil mais longa. LEDs podem emitir em todo o espectro, do ultravioleta ao azul (B), verde (G), vermelho (R) e no infravermelho. E matrizes de pequenos dispositivos RGB, os chamados micro-LEDs, pode ser usado para fazer telas de cores vivas, que poderia sustentar a próxima geração de monitores e televisores.
Um grande desafio para o desenvolvimento de microLEDs é integrar o vermelho, luz verde e azul em um único chip de LED. Os LEDs RGB atuais são feitos pela combinação de dois tipos de materiais:os LEDs de luz vermelha são feitos de fosfeto de índio e gálio (InGaP), enquanto os LEDs azuis e verdes compreendem semicondutores de nitreto de gálio e índio (InGaN). Integrar dois sistemas de materiais é difícil. "A criação de monitores RGB requer a transferência em massa do azul separado, LEDs verdes e vermelhos juntos, "diz Zhe Zhuang, pesquisador da KAUST. Uma solução mais fácil seria criar LEDs de cores diferentes em um único chip semicondutor.
A equipe desenvolveu uma estrutura de LED vermelho InGaN onde a potência de saída é mais estável do que a dos LEDs vermelhos InGaP. Crédito:Zhe Zhuang
Uma vez que os semicondutores InGaP são incapazes de emitir luz azul ou verde, a única solução para fazer micro-LEDs RGB monolíticos é usar InGaN. Este material tem o potencial de mudar sua emissão de azul para verde, amarelo e vermelho pela introdução de mais índio na mistura. E foi previsto que os LEDs vermelhos InGaN tenham um desempenho melhor do que os atuais InGaP.
Zhuang, Daisuke Iida, Kazuhiro Ohkawa e seus colegas tiveram sucesso no cultivo de InGaN rico em índio de alta qualidade para fabricar LEDs vermelhos usando as instalações de nanofabricação nos Laboratórios Principais KAUST.
A equipe também desenvolveu excelentes contatos elétricos transparentes usando uma película fina de óxido de índio-estanho (ITO) 1, que permite que uma corrente passe pelos LEDs âmbar e vermelho baseados em InGaN. "Otimizamos a fabricação do filme ITO para obter baixa resistência elétrica e alta transmitância." A equipe demonstrou que essas características melhoraram significativamente o desempenho dos LEDs vermelhos InGaN.
Eles também estudaram cuidadosamente os LEDs vermelhos InGaN de diferentes tamanhos e em várias temperaturas. Mudanças na temperatura afetam a potência da luz de saída e causam diferentes impressões de cores, tornando-os cruciais para o desempenho prático do dispositivo.
"Uma desvantagem crítica dos LEDs vermelhos InGaP é que eles não são estáveis quando operados em altas temperaturas, "explica Zhuang." Portanto, criamos LEDs vermelhos InGaN de designs diferentes para obter fontes de luz vermelha InGaN muito estáveis em altas temperaturas. "Eles desenvolveram uma estrutura de LED vermelho InGaN em que a potência de saída é mais estável do que os LEDs vermelhos InGaP2. sua mudança de cor de emissão em altas temperaturas foi menos da metade daquelas feitas com InGaP.
