ナノピラーは白色光を提供します

物理学者は省エネLEDの生産をより安くしたい

GaNナノピラーの最上層は異なる波長で放射します。これは、ここで材料の組成が変化するためです。 画像は、カソードルミネッセンス分光法と組み合わせた走査型電子顕微鏡で撮影されました。 ©PDI
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科学者の国際チームは、新しいEUプロジェクト内でナノピラー白色発光ダイオード(LED)を開発しています。 これにより、省エネ白色LEDの生産が大幅に安くなる可能性があります。

白色光は、異なるスペクトル色の混合です。 白色LEDは通常、窒化ガリウム(GaN)でできており、サファイア基板上に原子層ごとに薄い層として成長します。 このようなLEDは最初に青色光を生成し、これは発光色素によって黄色光に部分的に変換されます。 黄色と青は白色光になります。

ただし、基板としてのサファイアは、白色LEDの生産を非常に高価にしますが、これは依然としてウィンズリンゲの質量分布の妨げとなっています。 さらに、現在使用可能なLEDの光には、まだ最適な白色のトーンがありません。

ナノピラーは異なる

EUプロジェクトの一環として、SMASH-省エネ照明ソリューション向けスマートナノ構造半導体-物理学者は、層ではなくGaNカラムを成長させたいと考えています。 彼らは、サファイア基板を、半導体技術で一般的な材料である安価なシリコンに置き換えたいと考えています。

これまでのところ、GaN層は基板上で十分に成長しないため、シリコンを基板として使用することはできませんでした.2つの材料の結晶特性があまりにも異なるため、GaN層に歪みや欠陥が生じ、光出力が低下します。 ディスプレイ

これはナノピラーとは異なります。 「ナノピラーの成長に対する基板の影響ははるかに低く、数原子層後に緊張が高まっています」と、EUの産業および他の研究機関と連携するPaul Drude固体電子研究所(PDI)のAchim Trampert氏は説明します。プロジェクトは協力します。

優れた結晶特性を持つGaNカラム

物理学者によると、最初の実験では、GaNカラムは優れた結晶特性を持っていることが示されています。 柱の表面積も大きいため、同じ表面積でより多くの光を放出できます。 これにより、LEDの発光効率が向上します。 白色光を得るために、研究者はGaNカラム内に異なるインジウム含有量の層を生成したいと考えています。 インジウムの含有量は、波長、つまり光の色を決定します。

カラムは異なる層から異なる色の光を放出し、合計白色光を発します。 この場合、色付きの光の変換は不要になります。

しかし、科学者には、たとえば、カラムが現在不規則に成長しているなど、解決すべき多くの問題がまだあります。 理想的には、それらはすべてまったく同じサイズであり、互いに同じ距離にある必要があります。 また、どの程度の条件でインジウムを混合できるかを詳細に明らかにする必要があります。

目標:電気を節約する

PDIの研究者の仕事は、とりわけ、ナノサブルの成長プロセスとその組成が、光学的および構造的特性にどのように影響するかを調査することです。 この目的のために、彼らは高解像度の分光法と顕微鏡法を使用しています。

照明は現在、ドイツの総エネルギーの20%を消費しています。 LEDは断然最も効率的な光源であるため、多くの電力を節約できます。 ただし、それまではまだ時間がかかります。「白色LEDが大量生産できるほど優れている場合にのみ、他の電球を大幅に交換します上、Trampertは確かです。

(idw-Forschungsverbund Berlin、26.01.2010-DLO)