Новая конструкция светодиодов (LED), разработанная группой ученых из Национального института стандартов и технологий (NIST), может стать ключом к преодолению давних ограничений в эффективности источников света.
Эта концепция, продемонстрированная с помощью микроскопических светодиодов в лаборатории, обеспечивает резкое увеличение яркости, а также способность создавать лазерный свет — все характеристики, которые могут сделать его ценным в широком диапазоне крупномасштабных и миниатюрных приложений.
Команда, в которую также входят ученые из Университета Мэриленда, Политехнического института Ренсселера и Исследовательского центра IBM Томаса Дж. Ватсона, подробно описала свою работу в статье, опубликованной сегодня в рецензируемом журнале Science Advances. Их устройство показывает увеличение яркости от 100 до 1000 раз по сравнению с обычными крошечными светодиодными конструкциями субмикронных размеров.
«Это новая архитектура для производства светодиодов», — сказал Бабак Никобахт из NIST, придумавший новый дизайн. «Мы используем те же материалы, что и в обычных светодиодах. Наша разница в их форме ».
Светодиоды существуют уже несколько десятилетий, но разработка ярких светодиодов получила Нобелевскую премию и открыла новую эру освещения. Однако даже современные светодиоды имеют ограничение, которое расстраивает их дизайнеров. До определенного момента подача на светодиод большего количества электроэнергии заставляет его светить более ярко, но вскоре яркость падает, что делает светодиод очень неэффективным. Эта проблема, названная отраслью «падением эффективности», препятствует использованию светодиодов в ряде многообещающих приложений, от коммуникационных технологий до уничтожения вирусов.
Хотя их новая конструкция светодиодов позволяет избежать падения эффективности, исследователи изначально не ставили перед собой задачу решить эту проблему. Их главной целью было создание микроскопического светодиода для использования в очень небольших приложениях, таких как технология « лаборатория на кристалле», которую разрабатывают ученые из NIST и других организаций.
Команда экспериментировала с совершенно новым дизайном светящейся части светодиода: в отличие от плоской планарной конструкции, используемой в обычных светодиодах, исследователи построили источник света из длинных тонких нитей оксида цинка, которые они называют плавниками. (Длинный и тонкий — это относительные термины: каждый плавник имеет длину всего около 5 микрометров, что составляет примерно десятую часть ширины среднего человеческого волоса.) Их ребристый массив выглядит как крошечный гребешок, который может простираться на участки размером до 1 сантиметр и более.