LEDs ultra finos para la próxima generación de tecnologías de comunicación

Fuente: http://smart-lighting.es/leds-ultra-finos-tecnologias-comunicacion/

Investigadores de la Facultad de Ciencia de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), han desarrollado un  LED ultrafino para la próxima generación de tecnologías de comunicación.

Las fuentes de luz que permiten convertir señales eléctricas en ópticas son fundamentales para las tecnologías de procesamiento de la información. Es por ello que el desarrollo de LEDs eficientes y de alta velocidad, con la capacidad de poder integrarse en microchips, es clave para permitir la comunicación de grandes volúmenes de datos. Los semiconductores bidimensionales (2D), que son atómicamente similares al grafeno en cuanto a su espesor, han atraído gran atención en los últimos tiempos debido a sus excelentes propiedades: espesores de sólo unos pocos átomos, emisión de luz bien definida, y su capacidad de integración en microchips. 

El equipo de investigación liderado por el profesor Goki Eda, del Departamento de Física y Química de NUS, ha conseguido desarrollar LEDs ultradelgados de alta eficiencia energética y con espesores de pocas capas de átomos. Estudios previos sobre LEDs, basados en semiconductores 2D, demostrarón que se necesita una gran cantidad de corriente de alimentación para activar la emisión de luz. Esto significa que una parte sustancial de esta intensidad eléctrica se disipa en forma de calor en lugar de generar luz. El equipo descubrió que esta pérdida de energía se puede reducir significativamente, evitando las fuga de corriente eléctrica en la capa emisiva de los electrodos metálicos. Los investigadores demostraron que una capa aislante, de unos pocos nanómetros, puede reducir significativamente la pérdida de energía de esta capa emisiva. Incluso, al optimizar el grosor de estas capas aislantes, el equipo ha conseguido reducir la corriente de alimentación necesaria para conseguir la emisión de luz, en 10.000 veces inferior, en comparación con el estado de arte actual de los LEDs basados en semiconductores 2D.

La figura muestra la emisión de luz roja de un LED eléctricamente excitado fabricado con materiales semiconductores 2D. (A) la imagen de la izquierda ilustra la estructura del dispositivo, consistente en varios materiales estratificados. La diferentes capas consisten en grafeno (FLG), nitruro de boro hexagonal (hBN) y disulfuro de tungsteno (WS2). (B) La figura de la derecha muestra una imagen tomada por el microscopio en oscuridad, mientras se aplica voltaje al dispositivo.

El profesor Eda comenta: “ Nuestros dispositivos puedan operar a una corriente de alimentación extremadamente baja porque el diseño del dispositivo asegura que haya un desperdicio mínimo de energía eléctrica”

Y añade: “Al optimizar la calidad del material junto con el diseño del dispositivo y los métodos de fabricación, es posible tener una emisión de luz eficiente, con un control preciso, a nivel de nanoescala. Este potencial va a tener un impacto significativo en el desarrollo de futuras tecnologías de la información”.

El equipo actualmente está investigando el origen de los procesos de pérdida de energía en profundidad para mejorar aún más la eficiencia de sus dispositivos

Referencia:

Wang SF; Wang JY; Zhao WJ; Giustiniano F; Chu LQ; Verzhbitskiy I; Yong JZ; Eda G*, “Efficient carrier-to-exciton conversion in field emission tunnel diodes based on MIS-type van der waals heterostack” NANO LETTERS Volume: 17 Issue: 8 Pages: 5156-5162 DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02617 Published: 2017.