Nanopartikler kunne anspore bedre lysdioder, usynlighetsklær

- Aug 24, 2017-

I et fremskudd som kan øke effektiviteten av LED-belysning med 50 prosent og til og med banke vei for usynliggjøring, har et team av University of Michigan forskere utviklet en ny teknikk som pepper metalliske nanopartikler i halvledere.

 

Det er den første teknikken som kan koste billig metallnanopartikler både på og under overflaten av halvledere. Prosessen gir praktisk talt ingen kostnader under produksjonen, og forbedret effektivitet kan tillate produsentene å bruke færre halvledere i ferdige produkter, noe som gjør dem mindre kostbare.

Metall nanopartikler kan øke effektiviteten av lysdioder på flere måter. De kan fungere som små antenner som forandrer og omdirigerer strømmen som går gjennom halvlederen, og gjør det mer til lys. De kan også bidra til å reflektere lyset ut av enheten, slik at det ikke blir fanget inni og bortkastet.

Prosessen kan brukes med galliumnitrid som brukes i LED-belysning, og kan også øke effektiviteten i andre halvlederprodukter, inkludert solceller. Det er detaljert i en studie publisert i Journal of Applied Physics.

"Dette er et sømløst tillegg til produksjonsprosessen, og det er det som gjør det så spennende," sa Rachel Goldman, UM professor i materialvitenskap og ingeniørfag og fysikk. "Muligheten til å lage 3-D strukturer med disse nanopartiklene i hele, kommer til å åpne mange muligheter."

 

Nøkkelinnovasjon

Ideen om å legge til nanopartikler for å øke LED-effektiviteten er ikke ny. Men tidligere innsats for å inkorporere dem har vært upraktisk for storskala produksjon. De fokuserte på dyre metaller som sølv, gull og platina. I tillegg må størrelsen og avstanden til partiklene være svært presise; Dette krevde ekstra og dyre produksjonsstrinn. Videre var det ingen kostnadseffektiv måte å inkorporere partikler under overflaten.

Goldmans team oppdaget en enklere måte som enkelt integrerer med molekylærbeltepitakseprosessen som brukes til å lage halvledere. Molekylærstråle-epitaksen sprer flere lag av metalliske elementer på en plate. Dette skaper nøyaktig de riktige ledende egenskapene for et gitt formål.

UM-forskerne benyttet en ionstråle mellom disse lagene - et trinn som skyver metall ut av halvlederwaferen og på overflaten. Metallet danner nanoskala partikler som tjener samme formål som de dyre gull- og platinaflakene i tidligere forskning. Deres størrelse og plassering kan styres nøyaktig ved å variere vinkelen og intensiteten til ionstrålen. Og ved å bruke ionstrålen igjen og igjen mellom hvert lag, skaper en halvleder med nanopartikler spredt overalt.

 



Et par:Økt bruk av Silver nanopartikler i helsevesenet frister etterspørsel Neste:Ledende blekkmarkeder 2017-2027: Prognoser, teknologier, spillere