Новый миниатюрный светодиод преодолевает традиционные ограничения яркости

Если подавать на светодиод всё больше электричества, он поначалу будет светить ярче, но вскоре яркость снизится. Эта проблема «провала эффективности» препятствует использованию светодиодов в ряде многообещающих приложений, от коммуникационных технологий до уничтожения вирусов.

Помочь в преодолении этого ограничения может новая архитектура светодиодов, созданная в Национальном научно-технологическом институте (NIST). Реализованная в лабораторных условиях она показала увеличения яркости светодиода в 100-1000 раз, а также его способность работать в лазерном режиме.

Более подробно об этой работе рассказывает статья, опубликованная в журнале Science Advances группой авторов, в которую помимо сотрудников NIST вошли их коллеги из Мэрилендского университета, Политехнического Института Ренсселера и Ватсоновского исследовательского центра компании IBM.

«Мы используем те же материалы, что и в обычных светодиодах. Разница заключается в их форме», — сказал Бабак Никобахт (Babak Nikoobakht) из NIST, которому принадлежит идея этой конструкции.

В отличие от плоской планарной конструкции обычных светодиодов, исследователи сконструировали свой источник света из тонких нитей оксида цинка длиной около 5 мкм. Массив таких выступов (fin) похож на крошечный гребешок и занимает области от 1 сантиметра и более. Он излучает яркий свет на длинах волн на границе фиолетового и ультрафиолетового диапазонов.

«Типичный светодиод площадью менее квадратного микрометра излучает с мощностью около 22 нановатт, а этот может давать до 20 микроватт, — говорит Никобахт. — Это доказывает, что данная конструкция может преодолеть светодиодный провал эффективности для создания более ярких источников света».

Неожиданным открытием стало то, что сравнительно широкий спектр излучения экспериментального светодиода постепенно сужался всего до двух длин волн — устройство превращалось в лазер. Авторы объясняют это тем, что созданные ими выступы каким-то образом берут на себя функцию резонансной полости, необходимого компонента светодиодного лазера.

Хотя это и не самый миниатюрный из известных лазеров, большая яркость делает его пригодным для использования в химическом зондировании, а также в портативных коммуникационных устройствах нового поколения, дисплеях высокой четкости и в дезинфекции.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365