Ultratynde lysdioder

National University of Singapore forskere har udviklet energieffektive ultratynde lysemitterende dioder (LED'er) til næste generations kommunikationsteknologier.

Lyskilder, der pålideligt konverterer elektriske til optiske signaler, er af grundlæggende betydning for informationsteknologi. Energieffektive og højhastigheds -LED'er, der kan integreres på en mikrochip og overføre information, er et af nøgleelementerne for at muliggøre datakommunikation med stor volumen. To-dimensionelle (2-D) halvledere, som er grafenlignende atomisk tynde materialer, har for nylig tiltrukket sig betydelig interesse på grund af deres iboende størrelse (kun få atomer tykke), veldefinerede lysemissionsegenskaber, og udsigter til integration på chip. Mens flere forskerhold verden over er lykkedes med at fremstille lysdioder baseret på disse materialer i de seneste år, at realisere effektiv lysemission har været en central udfordring.

Et forskerhold ledet af prof Goki EDA fra afdelingerne for fysik og kemi, Det er lykkedes NUS at udvikle meget energieffektive ultratynde lysdioder, der kun omfatter et par lag atomer. En effektiv LED -enhed konverterer det meste af sin elektriske strømindgang til lysemission (dvs. med minimale tab på grund af konvertering til andre energiformer som varme). Tidligere undersøgelser af lysdioder baseret på 2-D halvledere rapporterede, at en stor mængde elektrisk strøm er nødvendig for at udløse lysemission. Det betyder, at en væsentlig brøkdel af den indførte elektriske effekt spredes som varme i stedet for at generere lys. Teamet opdagede, at dette energitab kan reduceres betydeligt ved at forhindre lækage af elektrisk strøm fra det emitterende lag til metalelektroderne. Forskerne demonstrerede, at et isolerende lag på et par nanometer signifikant kan undertrykke tabet af input elektrisk energi uden at indføre overdreven elektrisk modstand. Tværtimod, ved at optimere tykkelsen af ​​de isolerende lag, holdet reducerede den elektriske strøm, der er nødvendig for at udløse lysemission, med mere end 10, 000 gange sammenlignet med de state-of-the-art lysdioder baseret på 2-D halvledere.

Prof Eda sagde, "Vores enheder kan fungere ved ekstremt lav elektrisk strøm, fordi enhedsdesignet sikrer, at der er minimalt spild af elektrisk strøm."

"Ved at optimere materialekvaliteten sammen med enhedsdesign og fremstillingsmetoder, det bliver muligt at have effektiv lysemission med præcis kontrol på nanoskala -niveau. Dette vil potentielt have en betydelig indvirkning på udviklingen af ​​fremtidige informationsteknologier, "tilføjede prof. Eda.

Teamet undersøger i øjeblikket oprindelsen til energitabsprocesser i detaljer for yderligere at forbedre effektiviteten af ​​deres enheder.