Нанотехнологии в производстве светодиодов

светодиоды

В современной технике светодиоды широко используются при производстве:

  • осветительных приборов;
  • бытовой и промышленной техники;
  • электронных устройств;
  • транспортных средств;
  • сигнальных устройств;
  • средств архитектурной и декоративной подсветки.

Перспективным направлением является разработка новых источников освещения, но для этого необходим существенный прорыв в технике и технологиях.

Тенденции развития светодиодной техники

Как известно, светоизлучающий диод – это полупроводниковый прибор, испускающий оптическое излучение под воздействием электрического тока. В отличие от других источников света, светодиодный поток характеризуется более узким спектром, зависящим от химического состава полупроводника. Комбинируя материалы, можно получать светодиоды в диапазоне излучения от инфракрасного до ультрафиолетового.

На протяжении последних десятилетий при производстве этих приборов использовались кремниевые технологии, достаточно трудоемкие и дорогостоящие. В последнее время оптимистичные прогнозы связываются с применением достижений полимерной электроники.

Активная работа ведется во многих странах, в том числе в Российской Федерации. Россия к 2015 году намерена вложить в развитие этой области приблизительно 20 миллионов долларов. При финансовой поддержке государства соответствующие научные исследования проводит ФИАН, Физико-технический институт, Институт физической химии и электрохимии, Институт проблем химической физики, Институт синтетических полимерных материалов и Центр фотохимии.

Поставлена задача по коренному улучшению основных параметров светодиодов – светоотдачи и внешнего квантового выхода. Если европейские и американские компании уже готовы приступить к промышленному производству светодиодов с показателем светоотдачи 100 Лм/Вт, то российские аналоги пока остаются на уровне 50 Лм/Вт.

Методы повышения эффективности и качества светодиодов

Добиться глобального улучшения показателей качества и эффективности органических светодиодов невозможно без решения проблемы деградации полимера. Для этого существует несколько возможностей, например, капсуляция. Разрабатываются также варианты применения гибридных материалов.

Еще один путь, представляющийся наиболее перспективным, — использование неорганических нанокристаллов (квантовых точек). Технологии синтеза квантовых точек разработаны с использованием методов коллоидной химии, обеспечивающих высокую химическую и радиационную стабильность наночастиц.

Светодиоды на квантовых точках

Светодиоды на квантовых точках по показателям яркости и стабильности заметно превосходят своих неорганических собратьев, обладая при этом дополнительными преимуществами в виде широкого спектра поглощения и возможности флуоресценции на любой длине.

При увеличении диаметра нанокристаллов от 2 до 4 и далее до 6 нанометров цвет излучения изменяется от синего до зеленого и затем красного. Для того чтобы добиться белого света, достаточно смешать кристаллы разных размеров в необходимой пропорции. Таким образом, решена важная проблема, когда один и тот же материал может излучать разные цвета, что было невозможно при использовании кремнийорганических излучателей.

Диапазон излучения монодисперсных квантовых точек крайне узкий, поэтому спектр красного и зеленого цвета гораздо чище, чем у жидких кристаллов и органических светодиодов, и почти на треть лучше, чем у эталона цветопередачи, которым считается катодно-лучевая трубка.

Светоизлучающие диоды на квантовых точках будут гораздо дешевле своих твердотельных аналогов на гетеропереходах, прежде всего, вследствие простоты получения люминесцирующих пленок, не требующих дорогостоящего оборудования, при этом благодаря гибкости и тонкости существенно расширится сфера их применения.




Оставить комментарий