Вся экология | Реклама | Что такое экология? | О нас | Подписка | RSS

Вся экология | Экологические новости



Опубликовано 02/12/2017, в 16 ч. 39 мин., 403 просмотров

Добавление бора повысит эффективность светодиодов

Кристаллическая структура смешанного нитрида индия и галлия, легированного бором. Michael Waters and Logan Williams

Добавление бора в кристаллическую структуру смешанного нитрида индия и галлия позволит увеличить эффективность работающих на таком материале светодиодов большой мощности. Добиться этого можно за счет уменьшения параметров кристаллической решетки.

Об этом сообщают физики из США в статье, опубликованной в Applied Physics Letters.  

Светодиоды на основе смешанного нитрида галлия и индия (InxGa1-xN) являются источниками света в видимой области и уже сейчас довольно широко применяются в различных устройствах. В основе такого светодиода лежит трехслойная структура, в которой тонкий слой InxGa1-xN зажимается между двумя слоями чистого нитрида галлия GaN и служит для электронов квантовой ямой, по которой они могут перемещаться только в плоскости.

Эффективность преобразования электричества в излучение в таких источниках света достигает почти 40 процентов, но при больших напряжениях такой материал теряет свою эффективность, особенно при излучении в зеленой части спектра. Основной причиной потери эффективности обычно называют Оже-рекомбинацию, при которой электрон из зоны проводимости при рекомбинации с дыркой избыточную энергию не испускает в виде излучения, а передает другому электрону. Для того, чтобы снизить влияние этого эффекта, необходимо уменьшить концентрацию электронов, что можно сделать, например, увеличив ширину квантовой ямы. Добиться этого тяжело из-за небольшого различия в параметрах решетки нитрида галлия и смешанного нитрида галлия и индия. Если напряжения, которые из-за такого несоответствия возникают в тонких слоях довольно небольшие, то при увеличении толщины такие структуры становятся неустойчивыми.

Для того, чтобы решить эту проблему, Логан Уильямс (Logan Williams) и Эммануил Киупакис (Emmanouil Kioupakis) из Университета Мичигана предложили ввести в химическую структуру нитрида атомы бора. Согласно доступным экспериментальным данным, параметр решетки с нитриде галлия составляет 3,181 ангстрема, в нитриде индия — 3,538 ангстрема, а нитриде бора с такой же кристаллической структурой — 2,536 ангстрема. Из-за этого в смешанном нитриде галлия и индия расстояние между атомами больше, чем в чистом нитриде галлия, но если добавить туда нужное количество бора, то его можно довести до нужного размера.

Зависимость ширины запрещенной зоны от химического состава для нитрида галлия с добавлением бора (синяя линия), смешанном нитриде индия и галлия с добавлением бора (красная линия) и смешанном нитриде индия и галлия с той же концентрацией индия, что и во втором случае (черная линия). L. Williams and E. Kioupakis/ Applied Physics Letters, 2017

С помощью численного расчета методом теории функционала плотности ученые определили, как будут меняться параметры кристаллической решетки и ширина запрещенной зоны при добавлении в структуру двух нитридов (GaN и InxGa1-xN) бора.

Оказалось, что если соотношение атомов бора и индия в решетке составляет 2 к 3, то ширина запрещенной зоны остается примерно такой же, что и в смешанном нитриде с такой же концентрацией индия. При этом расхождение в параметрах кристаллической решетки между этим смешанным нитридом бора, индия и галлия и окружающими его слоями чистого нитрида галлия сокращается практически до нуля. При этом интересно, что атомы бора значительно легче встраиваются в решетку смешанного нитрида, содержащего индий, чем в чистый нитрид галлия.

Ученые надеются, что полученные ими данные мотивируют экспериментаторов на получение и исследование нитридов с таким большим содержанием бора, и уже в ближайшее время с помощью этих материалов удастся производить еще более эффективные светодиоды большой мощности.

Источник




Комментарии:

На сайте (регистрация не требуется!):
Комментарии временно отключены
Вконтакте (необходима регистрация на сайте vk.com):

Популярные новости:

Архив новостей:

Экопортал не гарантирует достоверность материалов. Позиция Экопортала не всегда может совпадать с позицией, изложеной в материале. Экопортал не несет ответственности за какие-либо ошибки, также за какие-либо действия, предпринятые на основании этих материалов.

© ECOportal 2002-2017 гг.

Вся экология: Новости, Архив новостей, Пресс-релизы, Экспорт новостей, Каталог организациий, Экологические ссылки, Добавить ссылку, Календарь событий, Добавить событие в календарь, Статьи, Книги, Рефераты, Законы и документы, Составы отходов, Экологический словарь, Доска объявлений, Голосования, Реклама на сайте, Рассылка, RSS, Обучение

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где явно указан автор. При полном или частичном цитировании всех материалов ссылка на Всероссийский Экологический портал обязательна. Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик администратора.

RSS лента
Rambler's Top100
Rambler's Top100