Ученые разработали алмазные светодиоды

Японский Национальный институт современных наук и технологий придумал светодиод (LED) дальнего УФ-излучения (deep UV), который применяет алмазный полупроводник.

Светодиод дальнего УФ-излучения составлен из 2-мм квадратной  алмазной подложки, на которой размещен алмазный полупроводник. Это устройство выделяет дальнее УФ-излучение с протяженностью волны 235 нм. Мощность при токе в 320 мА составляет 30 мкВт.

«Светодиод чрезвычайно близок к практическому применению», — заявляет Сатоси Ямасаки (Satoshi Yamasaki), крупнейший исследователь Научно-исследовательского института энергетики при AIST и доктор Университета Тсукубы. По данным AIST, новейший светодиод имеет 2 основных различия. Первым считается светоотдача, которая увеличивается даже при подаче тока большой величины. Вторым — выдающаяся термостойкость.

Например, когда ток с плотностью, превышающей 2 000 А/см2, прикладывается к электроду диаметром 120 мкм, светоотдача продолжает возрастать без эффекта насыщения. На сегодняшний день рабочая плотность тока светодиода дальнего УФ-излучения с AlGaN-полупроводниками урезана уровнем в 500 А/см2. Высокую термостойкость определяет тот факт, что, когда температура поднимается с комнатной до 420 °С, интенсивность светоизлучения не снижается, а продолжает нарастать.

В отличие от простых LED алмазные светодиоды выделяют свет вследствие генерации экситонов. Экситон считается электронно-дырочной парой, которая проявляет себя как 1 из видов частиц. Например, они чувствительны к температуре и нередко распадаются с большой скоростью. «Впрочем генерируемые алмазным светодиодом экситоны довольно стабильны и не разрушаются до 600 °С», — заявляет Тосихару Макино (Toshiharu Makino), исследователь из Научно-исследовательского института энергетики при AIST. Данный факт считается основной предпосылкой большого сопротивления высокой температуре.

Пока же существуют некоторые трудности в коммерциализации алмазных светодиодов. Не только из-за того, что алмазные подложки слишком дороги, но и потому, что доступные подложки имеют объем в несколько квадратных мм. Впрочем разработчики заявляют, что уже разрабатывается метод укладки поликристаллической алмазной полупроводниковой пленки на кремниевую подложку. Образец, разработанный с помощью данной новой техники, имеет эффективность лишь на порядок ниже, нежели у представленных светодиодов. Поскольку для этого потребуются относительно доступные мат-лы, такие как кремний и метан, то эта разработка может стать реальностью, и создание алмазных светодиодов будет иметь довольно невысокую цену.