• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  science >> Scienza >  >> Chimica
    La scienza dietro le diverse prestazioni di LED di colore diverso

    Una serie di LED multicolori disposti periodicamente per emettere luce visibile; una combinazione di rosso a base di InGaN, blu, e i LED verdi sono essenziali per soddisfare le esigenze di illuminazione in modo efficiente. Credito:Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)

    Ricercatori del Low Energy Electronic Systems (LEES) Interdisciplinary Research Group (IRG) presso Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), impresa di ricerca del MIT a Singapore, insieme al Massachusetts Institute of Technology (MIT) e alla National University of Singapore (NUS) hanno trovato un metodo per quantificare la distribuzione delle fluttuazioni compositive nei pozzi quantistici (QWs) di nitruro di indio gallio (InGaN) a diverse concentrazioni di indio.

    I diodi a emissione di luce (LED) InGaN hanno rivoluzionato il campo dell'illuminazione a stato solido grazie alla loro elevata efficienza e durata, e bassi costi. Il colore dell'emissione del LED può essere modificato variando la concentrazione di indio nel composto InGaN, dando ai LED InGaN il potenziale per coprire l'intero spettro visibile. LED InGaN con quantità di indio relativamente basse rispetto al gallio, come il blu, verde, e LED ciano, hanno riscosso un notevole successo commerciale per la comunicazione, applicazioni industriali e automobilistiche. Però, LED con maggiore concentrazione di indio, come i LED rosso e ambra, soffrono di un calo di efficienza con l'aumento della quantità di indio.

    Attualmente, i LED rosso e ambra sono realizzati utilizzando il materiale di fosfuro di alluminio, indio gallio (AlInGaP) anziché InGaN a causa delle scarse prestazioni di InGaN nello spettro rosso e ambra causate dal calo di efficienza. Comprendere e superare il calo di efficienza è il primo passo verso lo sviluppo di LED InGaN che coprono l'intero spettro visibile che ridurrebbero significativamente i costi di produzione.

    In un articolo intitolato "Sbloccare l'origine delle fluttuazioni compositive nei diodi emettitori di luce InGaN", recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Materiali per la revisione fisica , il team ha impiegato un metodo sfaccettato per comprendere l'origine delle fluttuazioni compositive e il loro potenziale effetto sull'efficienza dei LED InGaN. La determinazione accurata delle fluttuazioni compositive è fondamentale per comprendere il loro ruolo nella riduzione dell'efficienza nei LED InGaN con composizioni di indio più elevate.

    "L'origine del calo di efficienza riscontrato nei LED InGaN a maggiore concentrazione di indio è ancora sconosciuta fino ad oggi, " dice il coautore del documento, Professor Silvija Gradecak del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso NUS e Principal Investigator presso SMART LEES. "E' importante capire questo calo di efficienza per creare soluzioni in grado di superarlo. Per farlo, abbiamo progettato un metodo in grado di rilevare e studiare le fluttuazioni compositive nei QW di InGaN per determinarne il ruolo nel calo di efficienza."

    I ricercatori hanno sviluppato un metodo sfaccettato per rilevare le fluttuazioni compositive dell'indio nei QW di InGaN utilizzando un'indagine sinergica che combina metodi computazionali complementari, caratterizzazione avanzata su scala atomica e algoritmi autonomi per l'elaborazione delle immagini.

    Tara Mishra, autore principale dell'articolo e SMART Ph.D. Il collega ha detto, "Questo metodo sviluppato e utilizzato nella nostra ricerca è di applicabilità generale e può essere adattato ad altre indagini sulla scienza dei materiali in cui è necessario indagare sulle fluttuazioni compositive".

    "Il metodo che abbiamo sviluppato può essere ampiamente applicato e fornire un valore e un impatto significativi su altri studi di scienza dei materiali, dove le fluttuazioni compositive atomistiche giocano un ruolo importante nelle prestazioni dei materiali, " ha detto il dottor Pieremanuele Canepa, co-autore del paper e Principal Investigator presso SMART LEES e anche Assistant Professor del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, e Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare presso NUS. "La comprensione della distribuzione atomica di InGaN a diverse concentrazioni di indio è la chiave per lo sviluppo di display a colori di prossima generazione utilizzando la piattaforma LED InGaN".

    La ricerca ha scoperto che gli atomi di indio sono distribuiti casualmente in un contenuto di indio relativamente basso InGaN. D'altra parte, si osserva una parziale separazione di fase in InGaN a più alto contenuto di indio, dove fluttuazioni compositive casuali sono concomitanti con sacche di regioni ricche di indio.

    I risultati hanno avanzato la comprensione della microstruttura atomica dell'InGaN e del suo potenziale effetto sulle prestazioni dei LED, aprendo la strada alla ricerca futura per determinare il ruolo delle fluttuazioni compositive nella nuova generazione di LED InGaN e strategie di progettazione per prevenire il degrado di questi dispositivi.


    © Scienza https://it.scienceaq.com