211service.com
Nanowire LED'er
Forskere ved IBM Research i Yorktown Heights, NY, har demonstreret en ny måde at omdanne elektricitet til lys i nanotrådsbaserede lysemitterende enheder (LED'er). Nanowire-LED'erne kunne i sidste ende bruges til telekommunikation og til hurtigere kommunikation mellem enheder på mikrochips. Tilgangen kunne også bane vejen for en ny type lys, effektiv skærm.
Mikroskopisk LED: En tynd indium-nitrid nanotråd spænder over to elektroder. Når en strøm påføres, udsender den infrarødt lys.
Forskerne byggede en LED, der ligner en transistor, der består af en indium-nitrid nanotråd strakt mellem to elektroder oven på et siliciumsubstrat. Nanotråden er omkring 100 nanometer bred og spænder over en afstand på mindre end 10 mikrometer. Når forskerne tilfører en strøm til nanotråden, udsender den lys. Mens nanotråde, der udsender lys, er blevet lavet før, er de nye enheder afhængige af forskellige fysiske mekanismer, der er enklere; som et resultat, kunne nanowire LED være mere effektiv og have forbedret ydeevne. Hvad mere er, lykkes enheden med at udsende infrarødt lys, hvilket har været særligt svært for nanotråde at gøre, siger Phaedon Avouris , en af IBM-forskerne.
Typisk produceres lys i LED'er ved at indsprøjte både elektroner og deres positive modstykker, huller, i et aktivt materiale, hvor de kombinerer og udsender lys. Med de nye apparater skal forskerne kun injicere elektroner; disse får elektroner og huller til at dannes lokalt inde i nanotrådene. Mekanismen kunne være mere effektiv, fordi en enkelt elektron kan bruges til at generere mere end et elektron-hul-par. Desuden har forskerne demonstreret, at nanotrådene kan producere mere intens lysemission end andre LED'er.
Nanotrådenes lille størrelse og kompatibilitet med silicium gør dem attraktive til integration på chips, siger Eugene Fitzgerald , professor i materialevidenskab og teknik ved MIT. Nanotrådene udsender også infrarødt lys, hvilket gør dem ideelle til fiberoptisk telekommunikation og til optisk kommunikation mellem enheder på mikrochips, der kan hjælpe dramatisk med at fremskynde computere.
Nanotråds-LED'erne udvider rækken af farver, der kan udsendes fra nitridbaserede materialer, siger Fitzgerald. Nitridmaterialer er grundlaget for de blå lasere i high-definition dvd-afspillere, siger han, og de har også været nyttige til at udsende grønt lys. Hvis nanotrådene kan indstilles til at udsende rødt lys, som det virker sandsynligt, kan røde, grønne og blå lysdioder alle skabes med variationer af det samme materiale, hvilket gør det praktisk at fremstille dem alle på det samme substrat. Til sidst kan det være muligt at arrangere sådanne LED'er i pixels på fuldfarveskærme, der er lysere, mere effektive og flottere end nutidens fladskærme LCD-skærme, siger Fitzgerald.
Ikke alene udsendte ledningerne infrarødt lys, men de viste også en ejendommelig evne til at udsende mere intenst lys, når temperaturerne steg; ved høje temperaturer dæmpes eller stopper lysudsendelsen normalt. Dette kan føre til LED'er, der kan modstå høje temperaturer, en egenskab, der kan være nyttig til visse militære applikationer, siger Avouris.
De nye fysiske mekanismer, der ligger til grund for indium-nitrid nanotrådenes evne til at udsende lys, kan have bredere implikationer for nanotrådsforskning. Hvis mekanismen, der bruges her, virker i andre materialer, kan den udvide antallet af materialer, der kan bruges til at skabe LED'er, siger Fitzgerald. Det kunne gøre LED'er billigere og give forskere langt større alsidighed i at skabe enheder med forbedret ydeevne.