Jump to content

Recommended Posts

 5 августа 2015: Ученые UCL (Университетский Колледж Лондона), в сотрудничестве с командами из лаборатории Университетов Bath и Daresbury, выявили, почему синие светодиоды так трудно изготовить. Используя сложное компьютерное моделирования, они обнаружили, что главной причиной являются специфичные свойства основного компонента синих светодиодов - нитрида галлия.

  Хотя синие светодиоды были выведены на рынок около двух десятилетий назад, центром пристального внимания они стали, когда изобретатели новых форм энергосбережения освещения с помощью синих светодиодов, в 2014 году удостоились Нобелевской премии по физике.

  Для изготовления светодиода используют два слоя полупроводниковых материалов. Один из этих слоев имеет отрицательные заряды или электроны, а другой слой имеет положительные заряды или дырки. Когда сквозь них проходит напряжение, электроны и дырки пересекаются, и испускается свет частиц или фотонов.

  Основной компонент синих светодиодов - нитрид галлия, который имеет большой разрыв заряда между электронами и дырками. Этот разрыв имеет важное значение при настройке энергии фотонов, которые излучают синий свет. В отличие от отрицательного заряда, получить положительный заряд довольно трудно. Изобретение, которое получило Нобелевскую премию 2014 года открыло возможность получения положительного заряда с помощью магния.

 

Джон Бакеридж, химик из UCL и ведущий автор исследования, говорит, что промышленность всегда не понимала, как работают синие светодиоды, и, следовательно, это исследование было проведено. "Чтобы получить одну передвижную дырку в нитриде галлия, нужно добавить, по крайней мере, сто атомов магния. Технически очень трудно изготовить кристаллы нитрида галлия с таким количеством магния в них,"- сказал Джон Бакеридж.

  Исследование, которое было опубликовано в журнале Physical Review Letters, показывает первопричину проблемы. В публикации рассматривается поведение легированного нитрида галлия на атомном уровне с помощью сложного компьютерного моделирования.

 

Для имитации дефекта или примеси в полупроводниковом материале, команде нужно знать его точную квантовую механическую модель,"- объясняет Дэвид Скэнлон (UCL, химия), соавтор статьи. "Такие модели, как правило, применяются для изучения кристаллов, где небольшая группа атомов образуют каркас. Вводимый дефект, который ломает модель, представляет загадку, для решения которой нужен самый большой супер компьютер в Великобритании. Действительно, здесь необходимы расчеты по очень большому количеству атомов, и было бы слишком дорого излечить систему на чисто квантово-механическом уровне,"- добавил он.

 

Команда применяет гибридный квант и молекулярное моделирование, чтобы найти проблему. "Моделирование показало, что, когда добавляют атом магния, он заменяет атом галлия, но не придает положительный заряд материи,"-  сказал Ричард Кетлоу (UCL, химия), один из соавторов исследования. "Таким образом, чтобы обеспечить много энергии, чтобы освободить заряд, требуется нагрев материала за пределы его точки плавления. Даже если бы он был освобожден, он бы выбивал атом азота из кристалла, и в любом случае, в результате попал бы в ловушку. Наше моделирование показывает, что поведение полупроводника является гораздо более сложным, чем представлялось ранее, и, наконец, объясняет, почему нужно вводить так много магния, чтобы успешно производить синие светодиоды",- добавил он. Моделирование объясняет уникальное поведение нитрида галлия.

 

post-237-0-34851000-1438875224.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...