МОСКВА, 20 декабря. /ТАСС/. Физики из России, США и Южной Кореи выяснили, что светодиоды на базе широкозонных полупроводников можно сильно уменьшить в размерах без потери эффективности в том случае, если ликвидировать все дефекты поверхности светодиодов. Об этом во вторник сообщила пресс-служба НИТУ "МИСиС".
"Российские ученые совместно с коллегами из США и университета Кореи в Сеуле изучили проблему падения эффективности при миниатюризации микросветодиодов, используемых при производстве плоских дисплеев. Они связали падение КПД светодиодов с дефектами, образующимися на боковых стенках структуры материалов. Исследователи предполагают, что эту проблему можно решить при помощи дополнительной обработки поверхности", - говорится в сообщении.
Первые полноценные светодиоды ученые создали более полувека назад. Это полупроводниковые устройства, в которых излучение вырабатывается в результате взаимодействий между электронами и положительно заряженными областями. Сейчас светодиоды используют при производстве дисплеев смартфонов и телевизоров.
Несмотря на их огромный успех, у всех светодиодов есть два больших недостатка - невысокая долговечность и относительно низкий порог яркости, при которой они не перегреваются и остаются эффективными с точки зрения расхода электричества. Особенно остро эта проблема стоит для микроскопических светодиодов (uLED), которые используют в производстве дисплеев высокого разрешения.
Новая стратегия производства светодиодов
Группа российских и южнокорейских физиков под руководством Александра Полякова, профессора НИТУ "МИСиС", уже долгое время решает эту проблему для светодиодов, построенных на базе так называемых широкозонных полупроводников. Так физики называют группу материалов, чьи свойства позволяют им оставаться полупроводниками при гораздо более высоких температурах, напряжениях и частотах, чем это делают кремний, арсенид галлия и другие классические полупроводники.
Как отмечают профессор Поляков и его коллеги, уменьшение размеров светодиодов на базе широкозонных полупроводников достаточно быстро приводит к тому, что яркость этих излучателей света начинает резко падать при уменьшении размеров этих полупроводниковых устройств до 30 микрометров и более низких значений. Физиков давно интересует то, почему это происходит и как это можно предотвратить.
Для этого исследователи вырастили синие светодиоды на базе нитрида галлия и нитрида индия и галлия и изучили их физические свойства. Они также проанализировали взаимодействие электронов и положительно заряженными областями в излучателях разных размеров. Замеры показали, что падение яркости светодиодов было связано с наличием дефектов на поверхности светодиодов.
Ученые выяснили, что дефекты возникали на поверхности диодов на последних стадиях их изготовления. По этой причине профессор Поляков и его коллеги предполагают, что эффективность светодиодов можно повысить, если удалить верхний слой вместе с присутствующими там дефектами. Это позволит уменьшить их размеры без снижения яркости и потери экономичности, подытожили ученые.
