Grupo abre caminho para a eficiência, LED ultravioleta profundo ecologicamente correto
p Membros do Grupo de Pesquisa Xing - Debdeep Jena, Moudud Islam, Huili (Grace) Xing, Vladimir Protasenko, Kevin Lee e Shyam Bharadwaj - são retratados na frente de um dos sistemas de epitaxia de feixe molecular usados em seu trabalho mais recente. Crédito:Cornell University
p A forma mais escura de luz ultravioleta, conhecido como UV-C, é único devido à sua reputação de assassino - de organismos prejudiciais. p Com comprimentos de onda entre 200 e 280 nanômetros, esta forma particular de luz ultravioleta penetra nas membranas dos vírus, bactérias, mofo e ácaros, atacando seu DNA e matando-os. A higienização com luz UV-C existe há mais de 100 anos, após a descoberta de Niels Finsen da luz ultravioleta como um antídoto para a tuberculose, que ganhou o médico faroense-dinamarquês o Prêmio Nobel de Medicina de 1903.
p Atualmente, a maioria das lâmpadas ultravioleta são à base de mercúrio. Eles representam uma ameaça ao meio ambiente, e são volumosos e ineficientes. Um grupo de pesquisa Cornell liderado por Huili (Grace) Xing e Debdeep Jena, junto com colaboradores da Universidade de Notre Dame, relatou progresso na criação de um menor, alternativa mais ecológica.
p Usando monocamadas finas atomicamente controladas de nitreto de gálio (GaN) e nitreto de alumínio (AlN) como regiões ativas, o grupo demonstrou a capacidade de produzir emissão ultravioleta profunda com um diodo emissor de luz (LED) entre 232 e 270 nanômetros de comprimento de onda. Sua emissão de 232 nanômetros representa o menor comprimento de onda registrado usando GaN como o material emissor de luz. O recorde anterior era de 239 nanômetros, por um grupo no Japão.
p "LEDs de UV de profundidade de 232-270 nm cultivados em MBE usando heteroestruturas quânticas binárias de GaN / AlN em monocamada fina" foi publicado online em 27 de janeiro em
Cartas de Física Aplicada .
p Pesquisador de pós-doutorado SM (Moudud) Islam, o autor principal, disse:"A luz UV-C é muito atraente porque pode destruir o DNA de espécies que causam doenças infecciosas, que causam contaminação da água e do ar. "
p Um dos maiores desafios dos LEDs ultravioleta é a eficiência, que é medida em três áreas:eficiência de injeção - a proporção de elétrons que passam pelo dispositivo e são injetados na região ativa; eficiência quântica interna (IQE) - a proporção de todos os elétrons na região ativa que produzem fótons ou luz ultravioleta; e eficiência de extração de luz - a proporção de fótons gerados na região ativa que podem ser extraídos do dispositivo e são realmente úteis.
p "Se você tiver 50 por cento de eficiência em todos os três componentes ... multiplique todos eles e você terá um oitavo, "Islam disse." Você já está com 12 por cento de eficiência. "
p Na faixa de UV profundo, todos os três fatores de eficiência sofrem, mas este grupo descobriu que, ao usar nitreto de gálio em vez de nitreto de alumínio e gálio convencional, tanto o IQE quanto a eficiência de extração de luz são aprimorados.
p A eficiência da injeção é melhorada através do uso de um esquema de dopagem induzido por polarização para as regiões portadoras negativa (elétron) e positiva (buraco), uma técnica que o grupo explorou em trabalhos anteriores.
p Agora que o grupo provou seu conceito de eficiência aprimorada de LED de UV profundo, sua próxima tarefa é empacotá-lo em um dispositivo que um dia poderia chegar ao mercado. LEDs UV profundos são usados na preservação de alimentos e detecção de moedas falsas, entre outras coisas.
p Um estudo mais aprofundado incluirá o empacotamento da nova tecnologia e das tecnologias existentes em dispositivos semelhantes, para fins de comparação.
p “Em termos de quantificação da eficiência, queremos empacotá-lo nos próximos meses e testá-lo como se fosse um produto, e tente compará-lo com um produto com uma das tecnologias disponíveis, "Jena disse.