Створений мініатюрний неорганічний світлодіод на базі оксидів олова та кремнію, що випромінює в ультрафіолетовому діапазоні

Американські та італійські фізики змогли створити перший мініатюрний неорганічний світлодіод на базі оксидів олова та кремнію, що випромінює в ультрафіолетовому діапазоні частот і придатний для інтеграції в різні медичні прилади, йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature Communications.

Існує два основних типи світлодіодів – органічні і неорганічні випромінювачі. Органічні досить прості у виробництві і застосовуються майже повсюдно, тоді як неорганічні займають спеціалізовану нішу високоточних приладів, стійких до впливу хімічно агресивних середовищ. При цьому виробництво компактних неорганічних ультрафіолетових світлодіодів поки утруднене із-за низької енергетичної ефективності, токсичності або високої собівартості.

Група фізиків під керівництвом Альберто Палеари (Alberto Paleari) з університету Бикокка в Мілані (Італія) помітила, що наноструктури з діоксиду олова (Sn2) володіють цікавими оптичними властивостями в ультрафіолетовому діапазоні частот.

Вчені провели серію експериментів з наночастинками різних розмірів окису олова і з’ясували, що кульки з кристалів Sn2 діаметром 4-5 нанометрів випромінюють кванти ультрафіолету. Разом з тим з’ясувалося, що цей матеріал поступово окислюється під час роботи випромінювача, що швидко призводить такі світлодіоди в непридатність.

Палеари і його колеги вирішили проблему, обернувши кульки в плівку з особливим чином організованого оксиду кремнію, який одночасно перешкоджав доступу кисню до атомів олова і не заважав “транспортування” електронів. Новий матеріал вів себе досить стабільно для того, щоб зібрати експериментальний ультрафіолетовий світлодіод на його базі.

Для цього вчені розмішали деяку кількість кульок у тетраэтил-ортосиликате – сполуки кремнію, кисню та хвостів етилену – і вкрили тонким шаром невеликі пластинки з звичайного кремнію.

При висушуванні рідини всі органічні частинки випарувалися, і на місці розчину з’явилася тонка плівка – своєрідний листковий “пиріг” з оксиду кремнію з “родзинками” у вигляді сфер Sn2. Потім Палеари і його колеги накрили верхню частину плівки надтонким електродами з титану і золота і перевірили роботу свого винаходу.

Як і очікували вчені, пристрій справно випромінювало в ультрафіолетовому діапазоні з досить високою ефективністю – на вироблення одного ультрафіолетового фотона воно витрачало близько 300 електронів. Для порівняння, найбільш вдалі варіанти неорганічних діодів в інфрачервоному діапазоні витрачають близько тисячі випущення електронів на одного фотона в цій частині спектру.

Експериментальний світлодіод виявився досить зручним для роботи в хімічно агресивних середовищах – у воді, ацетоні, етанолі та інших органічних розчинниках. Вчені вважають, що їх винахід можна пристосувати для виробництва різних медичних датчиків або інших приладів, де необхідні мініатюрні і стійкі випромінювачі ультрафіолету.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *