Los científicos del NIST han construido un LED a nanoescala "mejor" que supera un problema de eficiencia que ha plagado las aplicaciones de LED durante años, y también puede convertirse en un láser.
Inicialmente, el equipo de investigación conjunto del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (NIST), la Universidad de Maryland, el Instituto Politécnico Rensselaer y el IBM Thomas J. Watson Research tenía la intención de crear un diodo emisor de luz (LED) para su uso en situaciones extremas. pequeñas aplicaciones, como la denominada tecnología lab-on-a-chip.
Y aunque lo lograron, el equipo de investigación también ideó una solución al desafío de larga data de la "caída de la eficiencia" que a menudo se asocia con los LED.

Superar la caída de la eficiencia

La caída de eficiencia describe la situación en la que un LED brilla más cuando se alimenta con más electricidad, pero comienza a atenuarse lentamente a medida que el brillo disminuye. Esto hace que el LED sea altamente ineficiente y evita que se utilice en una variedad de aplicaciones prometedoras, como ciertas tecnologías de comunicaciones.


El LED incluye la aleta de óxido de zinc brillante (violeta), un material dieléctrico aislante (verde) y un contacto metálico (amarillo). Imagen utilizada por cortesía de B. Nikoobakht / N. Hanacek, NIST

Sin embargo, los científicos del NIST creen que han ideado una forma de superar esta limitación de eficiencia. El concepto, que el equipo de investigación demostró en el laboratorio con LED microscópicos, supuestamente logra un aumento "dramático" en el brillo, así como la capacidad de crear luz láser, lo que podría allanar el camino para una variedad de aplicaciones valiosas tanto a escala como en un formato miniaturizado.
"Es una nueva arquitectura para fabricar LED", dijo Babak Nikoobakht de NIST, a quien se le ocurrió el nuevo diseño. “Usamos los mismos materiales que en los LED convencionales. Pero el nuestro tiene una forma diferente ".

Un aumento significativo de brillo

El artículo de investigación, publicado en Science Advances, explica cómo el equipo encontró inspiración en la forma de las aletas; especularon que una forma tan alargada con grandes facetas laterales recibiría, en teoría, más corriente eléctrica.
Para su sorpresa, los investigadores observaron que el LED simplemente seguía haciéndose más brillante con un aumento de corriente en lugar de apagarse. En general, el dispositivo LED del equipo exhibió un aumento en el brillo de 100 a 1,000 veces sobre los LED submicrónicos convencionales y emitió longitudes de onda en el límite entre violeta y ultravioleta.
A diferencia del diseño plano y plano que se usa en los LED convencionales, las hebras largas y delgadas de óxido de zinc que los investigadores llaman aletas tienen cada una alrededor de 5 micrómetros de largo y se extienden alrededor de una décima parte del ancho de un cabello humano promedio.

Diagrama que muestra el diseño y los pasos de producción de n-ZnO fin LED en p-GaN

Diagrama que muestra el diseño y los pasos de producción de n-ZnO fin LED en p-GaN. Imagen utilizada por cortesía de Science Advances

"Es una de las soluciones más eficientes que he visto", dijo Grigory Simin, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Carolina del Sur, que no participó en el proyecto.

De LED a láser: un resultado sin precedentes

El equipo también hizo otro descubrimiento a medida que aumentaron la corriente: la longitud de onda del LED finalmente se redujo a dos longitudes de onda de color violeta intenso. Efectivamente, el pequeño LED se había convertido en un láser.
Convertir un LED en un láser no es tarea fácil. Por lo general, requiere acoplar un LED a una cavidad de resonancia que permita que la luz rebote para producir un láser. Sin embargo, el estudio de investigación afirma que el diseño de la aleta facilita esto por sí solo sin la adición de otra cavidad.
Para aplicaciones a escala de chip, como dispositivos electrónicos de próxima generación y productos de comunicaciones portátiles, un láser diminuto sería fundamental, dice el equipo de investigación. Creen que tiene un gran potencial como "un componente importante" debido a la ausencia de una disminución de la eficiencia.

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here