Как известно, очень трудно заставить люминесцировать кремний. Но учёным из исследовательского центра Дрезден-Россендорф (Forschungszentrum Dresden-Rossendorf) не только удалось создать на основе кремния светодиод, но и сделать этот светодиод двухцветным.
Над созданием LED на основе кремния учёные бились несколько лет. Сначала им удалось создать диод, излучающий в сине-фиолетовой гамме, затем в ультра-фиолетовой, потом в зелёной. Теперь же, варьируя подаваемое напряжение, исследователям удалось произвольно менять цвет излучения диода с красного на синий.
Для этого команда профессора Манфреда Хельма (Manfred Helm) и доктора Вольфганга Шкорупа (Wolfgang Skorupa) напылила на кремниевую пластину изолирующий слой диоксида кремния, толщиной 100 нанометров. Диоксид кремния легировали европием – элементом, относящимся к редкоземельным металлам.
"Мы достаточно долго легировали наши светодиодные элементы различными редкоземельными металлами, но все они после такой обработки испускали свет только одного цвета", — говорит Манфред Хельм.
Особенность европия в том, что в диоксиде кремния он образует ионы двух степеней окисления (Eu3+ и Eu2+). В зависимости от силы тока происходит возбуждение одного из ионов, как следствие, происходит испускание света той или иной длины волны.
Предыдущие исследования других учёных показали, что двухцветные диоды можно создавать на основе нитрида галлия, а в качестве легирующих добавок использовался европий и эрбий. Но нитрид галлия не дёшев, да и легирование двумя элементами усложняет процесс создания светодиода.
Важным в разработке является не только двухцветность светодиода, но и его совместимость с существующими кремниевыми чипами. Кроме того, кремниевый светодиод, который быстро переключается между красным и синим цветами, позволит уменьшить размер пикселя в дисплеях высокого разрешения.
Сейчас немецкие учёные работают над созданием трёхцветного светодиода на основе кремния: к красному и синему добавят зелёный цвет. Для этого они легируют диоксид не только европием, но и тербием (ещё одним редкоземельным металлом).
Читайте также о светодиоде с КПД, близким к 100%, новом органическом экране, который не боится света, и о самых ярких флуоресцентных частицах.
