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Fabricación de diodos emisores de luz miniaturizados y móviles

Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha logrado demostrar la utilización de técnicas sencillas que permiten controlar localmente las propiedades eléctricas de la nanoescala y producir diodos emisores de luz (LED) de tamaño nanométrico en los que se puede controlar la polarización en la posición espacial del área de emisión. Este resultado es importante para diversas aplicaciones como laboratorios en un chip («lab on a chip» o LOC), bioimágenes, micropantallas de alta resolución y circuitos integrados optoelectrónicos.
Fabricación de diodos emisores de luz miniaturizados y móviles
Los punteros láser y las pantallas electrónicas se basan en LED del tamaño de una cabeza de alfiler. La búsqueda de dispositivos electrónicos y fotónicos cada vez más compactos se está haciendo realidad gracias a la nanotecnología. Los nanoLED están a punto de revolucionar las aplicaciones de microscopía de alta resolución, de almacenamiento de información de ultra alta densidad e incluso de iluminación comercial. La futura producción a gran escala de los mismos requerirá métodos de fabricación rápidos, flexibles y rentables.

Los socios del proyecto «A novel approach to the fabrication of nanoscale light emitting diodes» (NANOLEDS) pretenden aprovechar la difusión de átomos de hidrógeno (H) dirigida por láser en estructuras semiconductoras de LED para crear canales nanoescalares por los que pueda fluir la corriente. Estos canales en miniatura permiten activaciones eléctricas y ópticas localizadas de las regiones submicrométricas de la estructura de los LED. Al mismo tiempo, la investigación ha aportado nuevos conocimientos sobre la física de las interacciones del hidrógeno en aleaciones de semiconductores que actualmente despiertan un gran interés en todo el mundo.

Los investigadores demostraron que como resultado de la difusión de hidrógeno se produce una fuerte modificación de las propiedades eléctricas en las aleaciones de nitruro de galio arsénico (GaAsN) y de arseniuro de galio bismuto (GaAsBi), un efecto que aporta flexibilidad y control sin necesidad de utilizar técnicas litográficas o de grabado. La estrategia de escritura directa con láser para controlar las propiedades eléctricas en la nanoescala facilitará el desarrollo de técnicas de fabricación rápidas y sencillas para la nanotecnología. Los investigadores también demostraron las propiedades eléctricas mejoradas de las estructuras LED basadas en arseniuro de galio manganeso (GaMnAs) y arseniuro de galio (GaAs) dopado con carbono (GaAs:C) como consecuencia de la difusión de hidrógeno. Los miembros del consorcio han demostrado igualmente que los efectos eléctricos de la introducción de hidrógeno se pueden controlar localmente, lo que permitirá fabricar dispositivos nanoLED basados ​​en GaAsN. Pese a que debido a defectos e impurezas, los investigadores tuvieron problemas a la hora de formar canales nanoescalares, tras un cambio de estrategia, lograron fabricar la primera área de emisión de luz móvil en un LED inorgánico, lo que consiguieron variando el voltaje aplicado. Esto permitió controlar con gran precisión la ubicación de la zona de emisión de luz, así como multiplicar por diez la intensidad luminosa.

Los socios de NANOLEDS han realizado una importante aportación a la fabricación a gran escala y rentable de dispositivos nanoLED, demostrando asimismo que estos ofrecen un excelente control sobre la localización de la emisión de luz y las propiedades eléctricas de los materiales semiconductores utilizados. El método de escritura directa con láser aplicado al control de propiedades en la escala nanométrica abre el camino a la fabricación sencilla, flexible y a gran escala de dispositivos nanoLED.

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