(NC&T) El trabajo, realizado por un equipo de científicos de la Universidad de California en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, representa un nuevo enfoque híbrido al desarrollo de la iluminación con dispositivos de estado sólido.
Este ofrece las ventajas de reducir los gastos de operación, un menor consumo de energía y una ejecución más fiable.
El equipo informa sobre la primera demostración con éxito de la electroluminiscencia proveniente de una arquitectura totalmente inorgánica y basada en nanocristales, donde los nanocristales semiconductores se incorporan en una unión p-n formada de capas de GaN semiconductor. Los nuevos LEDs utilizan un nuevo tipo de nanoemisores con selección de color, puntos cuánticos coloidales, y también hacen uso de las tecnologías emergentes de manufactura de GaN.
Según Klimov, que lidera el esfuerzo de investigación sobre el nanocristal-LED, numerosas tecnologías podrían beneficiarse de fuentes de iluminación de estado sólido energéticamente eficientes, de colores seleccionables. Tales tecnologías van desde los paneles instrumentales para vehículos de automoción y aeronaves, hasta señales de tráfico y monitores de ordenador.
Los diodos multicolor revolucionarán numerosos campos prácticos. (Foto: Los Alamos NL)
Los nanocristales semiconductores, conocidos también como puntos cuánticos, son atractivos emisores de luz a escala nanométrica, que combinan parámetros controlables y altas eficiencias de emisión, con flexibilidad química y fotoestabilidad excelente. El uso de nanocristales en estas tecnologías ha sido, sin embargo, siempre impedida por la dificultad de hacer conexiones eléctricas directas a los nanocristales. Colocando los puntos cuánticos entre capas de inyección de GaN, los investigadores han vencido ahora esta dificultad.
El secreto para hacer la conexión eléctrica a los puntos cuánticos es el uso de una técnica desarrollada en Los Alamos por Mark Hoffbauer y su equipo, que utiliza un haz de átomos neutros de nitrógeno de alta energía para hacer crecer las capas de GaN. La técnica, conocida como ENABLE (Litografía / Epitaxia por Haz de Átomos Neutros Energéticos), permite la encapsulación a baja temperatura de nanocristales en GaN semiconductor, sin que ello afecte de forma adversa a sus propiedades de luminiscencia. Encapsulando una capa de nanocristal o dos capas de tamaños diferentes, los investigadores han demostrado que su LED puede emitir luz de uno o dos colores diferentes. El régimen de operación de dos colores es un paso importante hacia la creación de dispositivos que produzcan luz blanca.
El desarrollo de los LEDs multicolores es el resultado de una colaboración entre dos grupos de investigación del Laboratorio: el equipo de puntos cuánticos de Klimov y el equipo de Hoffbauer que desarrolla tecnologías avanzadas de procesamiento a nanoescala. Otros investigadores del laboratorio fueron esenciales para el éxito del proyecto: Alexander Mueller, Melissa Petruska, Marc Achermann, Donald Werder, y Elshan Akhadov. Daniel Koleske de los Laboratorios Nacionales Sandia proporcionó los sustratos de GaN usados para las estructuras de los LEDs.
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