Płaszczyzny semipolarne zwiększają sprawność diod LED
Dające nadzieję na obniżenie zużycia energii i poprawę sprawności energii, oprawy z półprzewodnikowymi źródłami światła mogą zrewolucjonizować branżę oświetleniową. Pomimo tego potencjału diody LED gwałtownie tracą wydajność przy wzroście prądu zasilającego. Wydajne zasilanie diod LED przy wysokich wartościach prądu powinno mieć pozytywny wpływ na ich koszty i sprawność. Semipolarne płaszczyzny GaN, w połączeniu z solidnymi podłożami, umożliwiają znaczące zwiększenie sprawności optycznej w porównaniu z konwencjonalnymi polarnymi urządzeniami opartymi na GaN. Rezultaty projektu ALIGHT (AlGaInN materials on semi-polar templates for yellow emission in solid state lighting applications) mogą oznaczać przełom w dziedzinie semipolarnych diod LED z azotku galu. Naukowcy zbudowali duże semipolarne diody LED z GaN, które emitują w sposób wydajny światło w kolorach od niebieskiego po żółty. Wierzchnie warstwy semipolarne GaN wyhodowano na płytkach szafirowych i krzemowych o płaszczyźnie r i średnicy 100 mm. Zdaniem uczestników projektu jest to pierwsza udana próba wyhodowania tak dużych semipolarnych szablonów GaN. Oprócz diod LED te duże płytki mogą być wykorzystywane jako podstawa do budowy nowych typów czujników i urządzeń elektronicznych. W porównaniu z dostępnymi na rynku diodami LED hodowanymi na płaszczyźnie c, wersja semipolarna cechuje się wyższą wydajnością kwantową przy wyższych gęstościach prądu i emituje spolaryzowane światło. Wyhodowanie warstw GaN o różnej orientacji kryształów oraz uzyskanie struktur studni kwantowych o wysokim poziomie domieszkowania pomogło w ograniczeniu związanych z polaryzacją wewnętrznych pól elektrycznych, które zwykle ograniczają wydajność konwencjonalnych diod LED opartych o GaN. Zwiększenie wydajności emitowania światła przy wysokich prądach, możliwe dzięki projektowi ALIGHT, powinno znacząco przyspieszyć wprowadzanie technologii LED na rynek. Semipolarne diody LED oparte na GaN odznaczają się doskonałym odwzorowaniem kolorów i zwiększoną sprawnością w niebieskim i żółtym obszarze widma — ich wydajność kwantowa może przekroczyć 70% w przypadku koloru niebieskiego i 35% w przypadku żółtego.
Słowa kluczowe
Semipolarne, LED, źródła światła, GaN, oświetlenie, silny prąd, ALIGHT, wydajność kwantowa