Semipolare Flächen für LEDs mit mehr Lichtausbeute
Wegen ihres großen Potenzials für einen geringeren Energieverbrauch und eine hohe Umwandlungseffizienzen könnten Lampen mit Festkörperlichtquellen die Dynamik des globalen Beleuchtungsmarkt verändern. Trotz ihres großen Versprechens, nehmen LEDs schnell an Effizienz ab, wenn der Antriebsstrom erhöht wird. Der effiziente Betrieb von LEDs bei starken Strömen sollte einen positiven Einfluss auf Kosten und Leistung haben. Semi-polares GaN kombiniert mit Substraten mit geringer Defektdichte ermöglicht signifikante Verbesserungen in der optischen Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen polaren GaN-Einheiten. Die Ergebnisse des Projekts ALIGHT(öffnet in neuem Fenster) (AlGaInN materials on semi-polar templates for yellow emission in solid state lighting applications) könnten einen Durchbruch in der Entwicklung von semipolaren GaN-LEDs ermöglichen. Die Forscher haben große semipolare GaN-LEDs demonstriert, die effizient Licht emittieren, vom blauen bis zum gelben Farbspektrum. Die semi-polaren GaN-Epitaxieschichten wurden auf r-Ebene-Saphir und Silizium-Wafern von 100 mm Durchmesser gezüchtet. Das Team glaubt, dass dies die erste erfolgreiche Anstrengung beim Züchten solcher großen semipolaren GaN-Vorlagen ist. Außer für LEDs können diese Wafer mit großem Durchmesser auch für die Entwicklung neuer Arten von Sensoren und elektronischen Geräten als Grundlage dienen. Im Vergleich zu kommerziellen LEDs, die auf der c-Ebene gezüchtet werden, weist diese semi-polar Version eine höhere Quantenausbeute bei hohen Stromdichten auf und emittiert polarisiertes Licht. Das Züchten von GaN-Schichten in unterschiedlichen Kristallorientierungen sowie von Quantum-Well-Strukturen mit einem hohen Grad der Dotierung half dabei, Polarisations-bezogene interne elektrische Felder zu reduzieren, die typischerweise die Leistung herkömmlicher GaN-basierter LEDs begrenzen. Die Verbesserungen der Effizienz der Lichtemission bei hohen Strömen durch ALIGHT kann die weit verbreitete Aufnahme von LED-Technologie deutlich beschleunigen. Semi-polare GaN-basierte LEDs weisen eine hervorragende Farbwiedergabe auf und verbessern die Leistung in den blauen und gelben Spektralbereichen - die Quantenausbeute im blauen Bereich kann über 70% und in den gelben Wellenlängen über 35% liegen.
Schlüsselbegriffe
semi-polar, LED, Lichtquellen, GaN, Beleuchtung, hohe Ströme, ALIGHT, Quanteneffizienz
