Физики создали компактный неорганический ультрафиолетовый светодиод21/02/2012
МОСКВА, 21 фев - РИА Новости. Американские и
итальянские физики смогли создать первый миниатюрный неорганический
светодиод на базе оксидов олова и кремния, излучающий в ультрафиолетовом
диапазоне частот и пригодный для интеграции в различные медицинские
приборы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Существует два основных типа светодиодов - органические и
неорганические излучатели. Органические достаточно просты в производстве
и применяются почти повсеместно, тогда как неорганические занимают
специализированную нишу высокоточных приборов, стойких к воздействию
химически агрессивных сред. При этом производство компактных
неорганических ультрафиолетовых светодиодов пока затруднено из-за низкой
энергетической эффективности, токсичности или высокой себестоимости. Группа физиков под руководством Альберто Палеари (Alberto Paleari) из университета Бикокка в Милане (Италия) заметила, что наноструктуры из диоксида олова (SnO2) обладают интересными оптическими свойствами в ультрафиолетовом диапазоне частот.
Ученые провели серию экспериментов с наночастицами различных размеров
окиси олова и выяснили, что шарики из кристаллов SnO2 диаметром 4-5
нанометров испускают кванты ультрафиолета. Вместе с тем выяснилось, что
этот материал постепенно окисляется во время работы излучателя, что
быстро приводит такие светодиоды в негодность.
Палеари и его коллеги решили проблему, обернув
шарики в пленку из особым образом организованного оксида кремния,
который одновременно препятствовал доступу кислорода к атомам олова и не
мешал "транспортировке" электронов. Новый материал вел себя достаточно
стабильно для того, чтобы собрать экспериментальный ультрафиолетовый
светодиод на его базе.
Для этого ученые размешали некоторое количество шариков в
тетраэтил-ортосиликате - соединения кремния, кислорода и хвостов этилена
- и покрыли тонким слоем небольшие пластинки из обычного кремния.
При высушивании жидкости все органические частицы испарились, и на
месте раствора появилась тонкая пленка - своеобразный слоеный "пирог" из
оксида кремния с "изюминками" в виде сфер SnO2. Затем Палеари и его
коллеги накрыли верхнюю часть пленки сверхтонкими электродами из титана и
золота и проверили работу своего изобретения.
Как и ожидали ученые, устройство исправно излучало в ультрафиолетовом
диапазоне с достаточно высокой эффективностью - на выработку одного
ультрафиолетового фотона оно тратило около 300 электронов. Для
сравнения, самые удачные варианты неорганических диодов в инфракрасном
диапазоне расходуют около тысячи электронов на испускание одного фотона в
этой части спектра.
Экспериментальный светодиод оказался достаточно устойчивым для работы
в химически агрессивных средах - в воде, ацетоне, этаноле и других
органических растворителях. Ученые полагают, что их изобретение можно
приспособить для производства различных медицинских датчиков или других
приборов, где необходимы миниатюрные и стойкие излучатели ультрафиолета. Источник - http://ria.ru/science/20120221/571548864.html
|