Ученые создали новую фотонную светодиодную структуру

Международная группа учёных из Исследовательского центра по фотонике и квантовым материалам Сколтеха (Россия), Саутгемптонского университета, (University of Southampton, Англия), Корпорации Luxtaltek (Luxtaltek Corporation,Тайвань) и Национального университета Цзяотун (National Chiao Tung University, Тайвань) спроектировали новую фотонную светодиодную структуру с рекордными показателями преобразования цветов и эффективным квантовым выходом (отношение излученных фотонов к поглощенным). Эта технология открывает дорогу новым ультратонким и дешевым светодиодам.

 В стандартных белых светодиодах, преобразователи цветов (обычно люминофоры) распределены в слое поверх синего светодиода из нитрида галлия. Эти люминофоры поглощают синий свет и излучают фотоны с широким диапазоном длин волн, создавая тем самым привычный для глаза белый спектр. В такой структуре излучение нитрида галлия сильно поглощается в поверхностных слоях, что приводит к строгим ограничениям в получаемой эффективности светодиода.

В данном исследовании авторы предлагают новую гибридную структуру, в которой фотонные кристаллы встраиваются внутрь активной среды светодиода, что значительно улучшает характеристики светодиодного устройства (Рис. 1). Квантовые точки, которые конвертируют цвета, впоследствие, могут быть интегрированы в наноотверстия для получения белого света.

 

111 2222

Рис 1. Схема и фотография со сканирующего электронного микроскопа фотонной светодиодной структуры (рисунки из публикации).

“Прекрасная комбинация между синим излучением светодиода из нитрида галлия и излучением квантовых точек дает рекордное цветопреобразование и эффективный квантовый выход, главную характеристику белого светодиода. Это позволяет полностью отказаться от слоя эпоксидной смолы, содержащего белые люминофоры, для получения ультратонких светодиодов. Подобные структуры будет легче интегрировать в светодиодные дисплеи, что позволит снизить из общую стоимость. Данный подход позволяет хорошо контролировать направление светового излучения, это уменьшит потребляемую энергию. Кроме того, эти структуры можно дешево производить, что  делает нашу разработку очень привлекательной для индустрии освещения.” – Рассказывает Маел Броссард (Mael Brossard), один из авторов исследования, ученый из Исследовательского центра по фотонике и квантовым материалам Сколтеха.

В настоящее время ученые совершенствуют архитектуру таких структур, фокусируясь на улучшении ее геометрии. Также ведутся дискуссии с промышленными партнерами по поводу возможности интеграции новых светодиодов на практике.

Результаты работы опубликованы в журнале Optica (Журнал Американского оптического общества).

* Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) – негосударственное научно-образовательное учреждение в Сколково (Россия, Московская область). Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром в новом тысячелетии. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK