(Phys.org) -- I diodi emettitori di luce a lunghezze d'onda infrarosse sono la magia dietro cose come la visione notturna e le comunicazioni ottiche, inclusi i dati in streaming che arrivano tramite Netflix. I ricercatori della Cornell hanno avanzato il processo per rendere tali LED più economici e più facili da fabbricare, che potrebbe portare a LED ultrasottili dipinti su silicio per sostituire il cablaggio del computer con onde luminose.
Il gruppo di ricerca guidato da Frank Wise, professore di fisica applicata e ingegneria, riportato online il 6 maggio sulla rivista Nanotecnologia della natura che hanno usato la chimica delle soluzioni per realizzare LED a infrarossi da nanocristalli, comunemente noti come punti quantici, dal solfuro di piombo.
Il loro processo, che comporta la sintonizzazione delle lunghezze d'onda emesse in base al controllo della dimensione dei nanocristalli, potrebbe competere con l'efficace, ma costoso, pratica di coltivare materiali semiconduttori utilizzando il processo atomo per atomo noto come epitassia. I LED a nanocristalli Cornell sono luminosi quanto i LED cresciuti epitassialmente, ma sono stati realizzati utilizzando bassa temperatura, elaborazione basata su soluzioni che è molto più economica.
I LED a infrarossi sono generalmente realizzati con cristalli di materiali come arseniuro di indio e gallio, e non possono essere coltivate su silicio a causa delle loro diverse strutture cristalline, Spiegato saggio. Finora non esisteva un modo naturale per realizzare materiali che emettono luce su silicio.
Far fluire gli elettroni attraverso i nanocristalli è una sfida importante, saggio detto. Il team di Cornell lo ha fatto con una chimica intelligente:hanno cambiato la distanza tra i nanocristalli cambiando le molecole sulle loro superfici. Catene di carbonio più lunghe hanno prodotto una spaziatura maggiore, che ha influito notevolmente sull'efficienza dell'emissione di luce. La modifica della distanza tra i nanocristalli di mezzo nanometro ha reso i dispositivi 100 volte più efficienti, saggio detto. I ricercatori hanno scoperto le distanze ottimali tra i nanocristalli per far sì che i LED emettano la luce più brillante. Hanno misurato quelle distanze utilizzando la tecnologia di diffusione dei raggi X fornita dalla Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS).
Poiché i LED sviluppati da Cornell sono stati realizzati attraverso l'elaborazione di soluzioni, possono essere più facilmente integrati con altri materiali. Potrebbero portare a scoperte come la capacità di "dipingere" i LED sul silicio, Per esempio. Tale applicazione prevarrebbe nelle interconnessioni ottiche, sostituendo i cavi elettrici che ora sono un collo di bottiglia per la velocità del moderno chip del computer. Comunicazione tra chip con un'onda luminosa, piuttosto che un filo, dovrebbe rivoluzionare l'elaborazione delle informazioni.
I nanocristalli utilizzati dai ricercatori hanno suscitato interesse tra le persone che producono celle fotovoltaiche, pure. Una cella solare assorbe la luce ed emette elettroni sotto forma di corrente elettrica, che può fornire energia. I nanocristalli di solfuro di piombo e seleniuro di piombo sono i principali candidati per sostituire il tellururo di cadmio e altri materiali che si trovano oggi nelle celle solari commerciali.
I coautori del documento sono Tobias Hanrath, professore assistente di ingegneria chimica e biomolecolare, e George Malliaras, ex professore associato di scienza e ingegneria dei materiali alla Cornell; così come l'ex associato postdottorato Liangfeng Sun; studenti laureati Joshua J. Choi, David Stachnik e Adam Bartnik (ora membro dello staff del Wilson Laboratory); e associato post-dottorato Byung-Ryool Hyun.
Il lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation, il KAUST-Cornell Center for Energy and Sustainability, la Fondazione dello Stato di New York per la scienza, Tecnologia e Innovazione e SCACCHI.
