p Você sabia que os cristais são a base do brilho penetrante do azul gelado dos faróis dos carros e podem ser fundamentais para o futuro da tecnologia de energia solar? p Os cristais estão no centro dos diodos. Não é o tipo que você pode encontrar no quartzo, formado naturalmente, mas fabricado para formar ligas, tais como nitreto de índio e gálio ou InGaN. Esta liga forma a região emissora de luz dos LEDs, para iluminação na faixa visível, e de diodos laser (LDs) na faixa azul-UV.

p Pesquisa para fazer cristais melhores, com alta qualidade cristalina, eficiência de emissão de luz e luminosidade, também está no centro dos estudos realizados na Arizona State University pelo pesquisador Alec Fischer e pelo doutorando Yong Wei no grupo do professor Fernando Ponce no Departamento de Física.

p Em artigo publicado recentemente na revista Cartas de Física Aplicada , o grupo ASU, em colaboração com uma equipe científica liderada pelo Professor Alan Doolittle no Instituto de Tecnologia da Geórgia, acaba de revelar o aspecto fundamental de uma nova abordagem para o cultivo de cristais InGaN para diodos, que promete mover a tecnologia de células solares fotovoltaicas em direção a eficiências recordes.

p Os cristais InGaN são cultivados como camadas em um arranjo tipo sanduíche em substratos de safira. Tipicamente, pesquisadores descobriram que a separação atômica das camadas varia; uma condição que pode levar a altos níveis de tensão, avarias no crescimento, e flutuações na composição química da liga.

p "Ser capaz de aliviar a tensão e aumentar a uniformidade na composição do InGaN é muito desejável, "diz Ponce, "mas é difícil de conseguir. O crescimento dessas camadas é semelhante a tentar encaixar suavemente dois favos de mel com diferentes tamanhos de células, onde a diferença de tamanho interrompe um arranjo periódico das células. "

p Conforme descrito em sua publicação, os autores desenvolveram uma abordagem em que pulsos de moléculas foram introduzidos para atingir a composição de liga desejada. O método, desenvolvido por Doolittle, é chamada de epitaxia modulada por metal. "Esta técnica permite um crescimento atômico camada por camada do material, "diz Ponce.

p A análise do arranjo atômico e da luminosidade em nanoescala foi realizada por Fischer, o principal autor do estudo, e Wei. Seus resultados mostraram que os filmes crescidos com a técnica de epitaxia tinham características quase ideais e revelaram que os resultados inesperados vieram do relaxamento de tensão na primeira camada atômica de crescimento de cristal.

p "O grupo de Doolittle foi capaz de montar um cristal final que é mais uniforme e cujas estruturas de rede combinam ... resultando em um filme que se assemelha a um cristal perfeito, "diz Ponce." A luminosidade também era como a de um cristal perfeito. Algo que ninguém em nossa área pensava ser possível. "

p A eliminação pela equipe da ASU e da Georgia Tech desses dois defeitos aparentemente intransponíveis (composição não uniforme e alinhamento de rede incompatível) significa que LEDs e produtos solares fotovoltaicos podem agora ser desenvolvidos com níveis muito maiores, desempenho eficiente.

p "Embora ainda estejamos longe dos recordes de células solares, esta descoberta pode ter impacto imediato e duradouro sobre os dispositivos emissores de luz e pode tornar-se a segunda família de semicondutores mais abundante, III-nitretos, um verdadeiro jogador no campo da célula solar, "diz Doolittle. A equipe de Doolittle na Escola de Engenharia Elétrica e de Computação da Georgia Tech também incluiu Michael Moseley e Brendan Gunning. Uma patente está pendente para a nova tecnologia.