Ученые вдвое подняли эффективность светодиодов приборов дополненной реальности
Метод изготовления микро- и наносветодиодов для LED-экранов и VR-очков усовершенствовал международный коллектив ученых из России и Кореи, 19 июля сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»).
Усовершенствование метода привело к более успешному устранению в светодиодах дефектов, из-за которых происходит утечка тока. Это повысило эффективность преобразования ими электричества в световое излучение с 5,5% до 10,6%.
Светодиоды для LED-экранов и VR-очков изготавливаются на основе структуры из нитрида галлия и нитрида индия-галлия и могут излучать свет от сине-фиолетового до зеленого и красного цветовых диапазонов. Они используются также в системах освещения, хранения данных и связи.
При создании микро- и наноразмерных светодиодов производители чаще всего используют метод сухого травления больших светодиодов, при котором происходит удаление химическими веществами и плазмой их бокового слоя.
Инженер научного проекта лаборатории «Ультраширокозонные полупроводники» НИТУ «МИСиС» Луиза Алексанян пояснила:
«В процессе создания светодиодов менее 30 микрометров часто возникают проблемы. После этапа сухого травления на стенках диодов появляются дефекты. Это приводит к росту безызлучательной рекомбинации, т. е. электрическая энергия преобразуется не в свет, а, например, в тепло».
Из-за появления таких дефектов внутренняя квантовая эффективность, которая показывает, насколько хорошо устройство преобразует электричество в свет, у структур без дополнительной обработки составляет всего 5,5%.
Для увеличения эффективности в настоящее время используются такие методы, как высокотемпературный отжиг, покрытие поверхности различными веществами и травление боковых стенок гидроксидом калия. Но все они способны повысить квантовую эффективность лишь до 6,8%.
Новый метод устранения дефектов, который разработали ученые НИТУ «МИСиС», Физического института им. П. Н. Лебедева РАН совместно с коллегами из Университета Корё в Сеуле, оказался более эффективным.
Заведующий лабораторией «Ультраширокозонные полупроводники» НИТУ «МИСиС» к. т. н. Александр Поляков рассказал, как они этого добились:
«Мы добавили наночастицы серебра, покрытые диоксидом кремния в полимер, заполняющий пространство между наносветодиодами. Эти частицы создают альтернативный маршрут передачи энергии для носителей заряда, что может улучшить его способность излучать свет. Разработка привела к максимальному улучшению внутренней квантовой эффективности до 10,6%».
Работа коллектива открыла новые возможности создания более ярких и энергоэффективных светодиодов, в том числе и для приборов дополненной реальности.
Подробные результаты исследования усовершенствованного метода представлены в статье «Влияние обработки поверхности и локализованных поверхностных плазмонных наночастиц на внутреннюю квантовую эффективность синих наносветодиодов GaN/InGaN диаметром 800 нм», опубликованной в Journal of Alloys and Compounds (Q1).
