Главная/ Новости/ Новый тип светодиодов был разработан в Венском техническом университете (TU Wien).

Новости

Новый тип светодиодов был разработан в Венском техническом университете (TU Wien).

В новых светодиодах свет образуется в результате радиационного распада экситонных комплексов в слоях толщиной всего в несколько атомов. Рассмотрим все по порядку.

 

Электроны и дырки:

В полупроводниковом материале электрический заряд может переноситься двумя различными способами. С одной стороны, электроны могут перемещаться прямо через материал от атома к атому, и в этом случае они принимают на себя отрицательный заряд. С другой стороны, если электрон исчезает (переходит) где-то в полупроводнике, эта точка будет положительно заряжена и будет называться «дырой». Если электрон движется вверх от соседнего атома и заполняет дыру, он, в свою очередь, оставляет дыру в своем предыдущем положении. Таким образом, дыры могут перемещаться через материал подобно электронам, но в противоположном направлении.

При определенных обстоятельствах дыры и электроны могут связываться друг с другом. Подобно тому, как электрон вращается вокруг положительно заряженного атомного ядра в атоме водорода, электрон может вращаться вокруг положительно заряженной дыры в твердом объекте.

Возможны даже более сложные состояния связи: так называемые трионы, биэкситоны или квинтоны, в которых участвуют три, четыре или пять связанных элементов.

 

Экситон:

Образование экситона можно представить следующим образом: при поглощении света электрон с одного энергетического уровня (или зоны) переходит на более высокий, оставляя на исходном уровне (зоне) положительно заряженную дырку, с которой он связан кулоновским притяжением. Экситон и представляет собой связанное состояние электрона и дыры.

Экситон (от латинского excito — возбуждаю) - это квазичастица, соответствующая электронному возбуждению, мигрирующему по кристаллу, но не связанному с переносом электрического заряда и массы.

электрон и дырка

a)Обычное состояние                                                        b) 3-Переход электрона (2) и появление дырки(1).

Двумерные слои:

В большинстве твердых тел такие состояния соединения возможны только при чрезвычайно низких температурах. Однако ситуация обстоит иначе с так называемыми «двумерными материалами», которые состоят только из тонких слоев атомов. Команда из Техническом Университете Вены создала умело спроектированную сэндвич-структуру, в которой тонкий слой диселенида вольфрама или дисульфида вольфрама находится между двумя слоями нитрида бора. Электрический заряд воздействует на эту систему ультратонкого слоя с помощью графеновых электродов.

В таких двумерных слоистых системах экситоны имеют гораздо более высокую энергию связи, чем в обычных твердых телах, и поэтому значительно более стабильны. Простые состояния связи, состоящие из электронов и дыр, могут быть продемонстрированы даже при комнатной температуре. Большие экситонные комплексы могут быть обнаружены при низких температурах.

Различные экситонные комплексы могут быть получены в зависимости от того, как система снабжается электрической энергией с использованием коротких импульсов напряжения. Когда эти комплексы распадаются, они высвобождают энергию в форме света, именно так, недавно разработанная система слоев, работает как светодиод.

Как заявляют сами исследователи и авторы проекта, система световых слоев не только предоставляет отличную возможность для изучения экситонов, но и является инновационным источником света. Теперь есть светодиод, на длину волны которого можно с легкостью воздействовать путем изменения формы приложенного электрического импульса.

По материалам статьи интернет издания LED Professional