Novos LEDs UV de Nanofio Entregam Luz 5x Mais Brilhante para Aplicações Avançadas

Casca com Alumínio Confinando Elétrons e Lacunas no Núcleo do Nanofio Aumenta Intensidade

Pesquisadores do NIST (EUA) usaram nanofios e tipo especial de casca para construir LEDs UV que produzem 5 vezes maior intensidade luminosa que LEDs com design de casca convencional.

Como Fizeram: Estrutura p-i-n com Alumínio na Casca

Nanofios: núcleo de GaN dopado com silício (elétrons extras) envolto por casca de GaN dopado com magnésio (lacunas/excesso de "buracos"). Lacuna + elétron = energia ejetada como luz (eletroluminescência).

2017: LEDs GaN injetando elétrons na casca para fundir com lacunas → alta intensidade. Novo LED: similar, mas pequena quantidade de alumínio adicionada à casca.

Alumínio minimiza perdas por transbordo de elétrons e reabsorção de luz. Traz assimetria na corrente elétrica, impedindo elétrons de moverem-se para casca. Confina lacunas e elétrons no núcleo do nanofio → 5x maior intensidade.

Estrutura "p-i-n" (tri-camada para injeção de elétrons/lacunas). Nanofio: comprimento 440 nm, espessura casca 40 nm. LEDs resultantes ~10x maiores.

Implementação e Futuro

• Patente para dispositivo integrando LED + microscopia de sonda de varredura por micro-ondas para teste sem contato de nanoestruturas semicondutoras.
• Estudo estrutura celular e desdobramento de proteínas.
• Fração maior de alumínio pode ajudar configurar comprimento de onda e controlar emissão/polarização no núcleo GaN (trabalho futuro).
• Colaboração com 2 orgs privadas para micro-LEDs baseados em nanofios. Uma fará caracterização de dopantes/estrutura. Protótipo em breve.

Referência: NanoTechnology | doi:10.1088/1361-6528/ab07ed | NIST