Ультрафиолетовый светодиод


Продолжая исследования в области технологии изготовления синих светодиодов, японские физики из научной лаборатории Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) изготовили светодиод, излучающий свет в ультрафиолетовом диапазоне спектра излучения. Это стало очередным прорывом в технологии твердотельных источников излучения. Доктор Йошитака Таниясу (Yoshitaka Taniyasu) и его коллеги создали светодиод на базе нитрида алюминия, который излучает в ультрафиолетовом диапазоне спектра с длиной волны 210 нм.

Длины волн излучаемого света для различных полупроводников

Области спектра излучения для различных полупроводников

Принцип работы светоизлучающих диодов основан на рекомбинации электронов и дырок в p-n переходе. Вслед закрасными, сине-зелеными светодиодами, в начале 1990-х годов появились светодиоды на основе нитридов алюминия, индия и галлия трех основных цветов - красного, зеленого и синего, - которые нашли широкое применение в производстве электронных табло и осветительной аппаратуры. Значительный вклад в усовершенствование светодиодов внесли советские ученые, в том числе нобелевский лауреат Ж. И. Алферов.

Новая технология получения нитрида алюминия

Новая технология получения нитрида алюминия

Светодиоды, основанные на нитриде индия-галлия, излучают свет в видимом диапазоне, а диоды на основе нитрида алюминия-галлия и нитрида алюминия излучают в ультрафиолетовом диапазоне спектра. Нитрид алюминия имеет самую широкую среди полупроводников запрещенную зону в 6 эВ и, по существу, является диэлектриком. Для увеличения электропроводности, в полупроводник добавляют примеси, определяющие тип его проводимости. Нитрид алюминия обычно содержит много кристаллических дефектов и большое количество примесей. Доктор Йошитака Таниясу нашел метод получения нитрид алюминия достаточно высокого качества, в котором примеси p- и n-типа строго контролируются.

Технология легирования

Добавление примесей в структуру нитрида алюминия

Ультрафиолетовый светодиод имеет многослойную структуру - слой чистого нитрида алюминия помещен между слоями полупроводников n- и p-типа.

Светодиод на основе нитрида алюминия

Светодиод на основе нитрида алюминия

Мощность созданного светодиода составляет всего 0,02 мкВт. Для сравнения, мощность современных светодиодов других цветов составляет от 1 до 10 мВт. Кроме того, напряжение на светодиоде составляет 25 В. Такое напряжение слишком велико для функционирования элемента, поскольку при увеличении тока резко возрастает тепловыделение. Чтобы перейти к практическому применению, необходимо повысить его эффективность, по крайней мере, в 1 млн. раз.

Создание компактных твердотельных источников коротковолнового излучения найдет применение в медицинских исследованиях, технологии фотолитографии, в системах очистки воды и так далее.