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AlGaInN materials on semi-polar templates for yellow emission in solid state lighting applications

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Aerei semi-polari per aumentare l’efficienza luminosa LED

Poiché durano più a lungo, le fonti di luce a diodo luminoso (LED) evitano il fastidio di cambiare frequentemente le lampadine, oltre a ridurre i rifiuti e ad abbattere i costi a lungo termine. I ricercatori dell’UE hanno prodotto con successo dei LED su nuovi strati di nitruro di gallio (GaN), portando all’ottenimento di una maggiore intensità luminosa rispetto ai LED su strati di GaN convenzionali.

Tecnologie industriali

Offrendo una grande promessa per il minor consumo energetico e l’elevata efficienza di conversione, gli apparecchi di illuminazione con sorgenti di luce a stato solido hanno il potenziale di cambiare le dinamiche del mercato dell’illuminazione globale. Nonostante la loro grande promessa, l’efficienza dei LED diminuisce rapidamente non appena la corrente di azionamento aumenta. L’utilizzo dei LED in modo efficiente alle alte correnti dovrebbe avere un impatto positivo su costi e prestazioni. Il GaN semi-polare, combinato con substrati aventi pochi difetti ed elevata densità, consente significativi miglioramenti nell’efficienza ottica rispetto ai dispositivi convenzionali con GaN polare. I risultati del progetto ALIGHT (AlGaInN materials on semi-polar templates for yellow emission in solid state lighting applications) potrebbero preannunciare una svolta in quanto a LED con GaN semi-polare. I ricercatori sono riusciti a dimostrare il funzionamento su larga scala di LED con GaN semi-polare che emettono luce in modo efficiente dallo spettro di colore blu al giallo. Gli strati epitassiali di GaN semi-polari sono stati fatti crescere su zaffiro con piano R e wafer di silicio di 100 mm di diametro. Il team ritiene che questo sia il primo tentativo riuscito di crescita relativa a tali grandi modelli semi-polari di GaN. Fatta eccezione per i LED, queste cialde di grande diametro possono servire come base per lo sviluppo di nuovi tipi di sensori e dispositivi elettronici. Rispetto ai LED commerciali fatti crescere su piano C, questa versione semi-polare mostra avere un’elevata efficienza quantica ad alta densità di corrente, ed emette luce polarizzata. La crescita di film di GaN in orientamenti di cristallo differenti oltre alla crescita in strutture a pozzi quantici con alti livelli di drogaggio ha contribuito a ridurre i campi elettrici interni correlati alla polarizzazione, che in genere limitano le prestazioni dei LED con GaN convenzionali. I progressi del progetto ALIGHT, sull’efficienza luminescente a correnti elevate, possono accelerare in modo significativo un’ampia diffusione della tecnologia LED. I LED semi-polari con GaN esibiscono un’eccellente resa cromatica e migliorano le prestazioni nella regione spettrale blu e gialla (l’efficienza quantica può superare il 70 % nelle lunghezze d’onda blu e il 35 % in quelle gialle).

Parole chiave

Semi-polare, LED, sorgenti di luce, GaN, illuminazione, correnti elevate, ALIGHT, efficienza quantica

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