07/05/2021
Door Lilian Vermeer
Onderzoekers uit Singapore hebben een methode bedacht om de rol van fluctuaties in de samenstelling van indium gallium nitride (InGaN) leds te onderzoeken en hun mogelijke effect op de efficiëntie.
InGaN-lichtemitterende dioden (indium gallium nitride leds) hebben een revolutie teweeggebracht op het gebied van vastestofverlichting door hun hoge efficiëntie, duurzaamheid en lage kosten. De kleur van de led-emissie kan worden gewijzigd door de indiumconcentratie in de InGaN-verbinding te variëren, waardoor InGaN leds het volledige zichtbare spectrum kunnen bestrijken. Vooral de blauwe, groene en cyaankleurige leds zijn commercieel een succes geworden voor communicatie-, industriële en automobieltoepassingen. Deze InGaN-leds bevatten relatief lage hoeveelheden indium in vergelijking met gallium. Leds met hogere indiumconcentraties, zoals rode en amberkleurige leds, hebben echter te maken met een daling van de efficiëntie naarmate de hoeveelheid indium toeneemt. Daarom worden momenteel rode en amberkleurige leds gemaakt met aluminium indium gallium fosfide (AlInGaP) in plaats van InGaN vanwege de slechte prestaties van InGaN in het rode en amberkleurige spectrum. Om de ontwikkeling van InGaN-leds mogelijk te maken die het hele zichtbare spectrum bestrijken, is het belangrijk om de oorzaak van de efficiëntiedaling te achterhalen en deze te verbeteren. Dit zou de productiekosten ook aanzienlijk verlagen.
Methode algemeen toepasbaar
De onderzoekers van SMART (de interdisciplinaire onderzoeksgroep Low Energy Electronic Systems (LEES) van de Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), de onderzoeksonderneming van MIT in Singapore) publiceerden onlangs een artikel over hun onderzoek in Physical Review Materials. In het artikel ‘Unlocking the origin of compositional fluctuations in InGaN light emitting diodes’, gaat het over de toegepaste veelzijdige methode om de oorsprong van compositiefluctuaties en hun mogelijke effect op de efficiëntie van InGaN-leds te begrijpen. Tara Mishra, hoofdauteur en SMART PhD fellow, zegt: "De methode die door ons is ontwikkeld en gebruikt is algemeen toepasbaar. Het kan worden aangepast aan ander onderzoek waar fluctuaties van samenstellingen moeten worden onderzocht."
Beter begrip
De bevindingen hebben geleid tot een beter begrip van de atomaire microstructuur van InGaN en het potentiële effect daarvan op de prestaties van LED's. Daarmee wordt de weg vrijgemaakt voor toekomstig onderzoek om de rol van fluctuaties in de samenstelling in de nieuwe generatie InGaN-leds te bepalen en strategieën te ontwerpen om de degradatie van deze apparaten te voorkomen.
Foto: Een reeks veelkleurige leds, periodiek gerangschikt om zichtbaar licht af te geven. Een combinatie van rode, blauwe en groene leds op basis van InGaN is essentieel om op efficiënte wijze te voldoen aan de verlichtingsbehoeften in het gehele zichtbare spectrum (Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART))