Светодиоды широко используются в смартфонах и портативной электронике, а также становятся все более распространенными в освещении. Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод увеличения яркости, эффективности и четкости светодиодов. Используя новую наноразмерную структуру, исследователи под руководством профессора электротехники Стивена Чоу, увеличили яркость и эффективность светодиодов из органических материалов (гибких листов на основе углерода) на 57 процентов. Исследователи также сообщают, что их метод должен дать аналогичные улучшения в светодиодах, сделанных из неорганических (на основе кремния) материалах, используемых сегодня чаще всего.
Пояснения к изображению -
(Рисунок A): Исследователи из Принстона использовали свой опыт в нанотехнологиях для разработки экономичной новой системы. Иллюстрация демонстрирует, как структура традиционного светодиода не выпускает большую часть света, генерируемого внутри устройства. Новая система, называемая PlaCSH, дает возможность излучению выйти из светодиода.
(Рисунок B): PlaCSH имеет слой светоизлучающего материала толщиной около 100 нанометров, который помещается внутрь полости с одной поверхностью, сделанной из тонкой металлической пленки (показана слева). Основная часть устройства - металлическая сетка (центр) с невероятно малыми размерами, толщина - 15 нанометров. И каждая нить сетки составляет около 20 нанометров в ширину и 200 нанометров между центрами отверстий. Изображение экспериментального светодиода показано справа. (Изображения любезно предоставлены Stephen Chou и др.)
Этот метод также улучшает четкость изображения светодиодных дисплеев на 400 процентов по сравнению с традиционными подходами. В статье, опубликованной онлайн 19 августа в журнале Advanced Functional Materials, исследователи описывают, как они достигли этого, изобретая технику, которая манипулирует светом на физическом уровне, меньшем одной длины волны.
«Новая нанотехнология может изменить способы манипулирвания светом», - сказал Чжоу, который работает в этой области уже 30 лет. «Мы можем использовать это для создания устройств с беспрецедентной производительностью».
Светодиод представляет собой электронное устройство, излучающее свет, когда электрический ток проходит через него. Светодиоды обладают рядом преимуществ перед лампами накаливания или люминесцентными лампами: они намного более эффективны, компактны и имеют более длительный срок службы, что важно для портативных дисплеев.
Ради улучшения свойств, разработчики в области технологии современных светодиодов стараются решить некоторые проблемы. Прежде всего, это уменьшение количества света, отраженного внутрь структуры. Хотя светодиоды известны своей эффективностью, только очень небольшое количество света, генерируемого внутри светодиода, действительно выходит наружу.
«Освещение, установленное внутри плавательного бассейна, кажется тусклым снаружи, потому что вода отражает внутрь и захватывает свет. Именно то же происходит в светодиоде», - сказал Чжоу, профессор инженерных наук Джозеф С. Элгин. «Твердая структура светодиода поглощает гораздо больше света, чем вода в бассейне».
