Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 16 августа
 
 


Это интересно!

Ранее

Александр Якунин: «Наш конек – создание конкурентоспособных на мировом рынке систем связи, АСУ, роботизированных комплексов и средств радиоэлектронной борьбы»

Недавно в структуре госкорпорации Ростех был сформирован новый холдинг в области автоматизированных систем управления и связи – Объединенная приборостроительная корпорация (ОПК). О том, какие задачи стоят перед корпорацией, рассказал «Интерфаксу-АВН» ее генеральный директор Александр Якунин.

«Нобеля» по физике в 2014 году дали создателям синих светодиодов

Нобелевские лауреаты 2014 г. помогли совершить прорыв в энергосбережении. Благодаря работам физиков экологичные и надежные светодиодные светильники получат массовое распространение.

IFA 2014: 14 нм и Intel Core M

За последние несколько лет рынок компьютеров сильно изменился. Intel собирается изменить его еще больше: переход на 14-нм техпроцесс позволит избавить устройства от вентиляторов, сделать их тоньше, легче и автономнее. Добиться этого Intel рассчитывает с помощью представленных в ходе IFA 2014 процессоров Intel Core M.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

10 октября

Как технология создания дешевых синих светодиодов принесла ее создателям Нобелевскую премию по физике

Шведская королевская академия наук 7 октября 2014 г. назвала новых лауреатов Нобелевской премии по физике. 10 декабря на праздничной церемонии в Стокгольме будут чествовать Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), Хироси Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura) за разработку принципиально новых экологически чистых источников света.



С

иние светодиоды почти в 5 раз эффективнее люминесцентных ламп и в 20 – обычных ламп накаливания.

Синие светодиоды и устройства на их основе выпускают такие промышленные гиганты, как General Electric, Philips, Osram и другие. Полупроводниковые лампы применяются крайне широко – от бытовой электроники и мобильных телефонов до медицинских приборов и высокочувствительных датчиков. Примерно четверть мировой электроэнергии расходуется на освещение, и светодиоды – одно из самых перспективных направлений использования электричества.

В начале 1960-х на основе фосфорида и арсенида галлия созданы первые промышленные образцы светодиодов, излучающие красный свет, а потом и зеленый. Уже тогда эти устройства были эффективнее обычных ламп накаливания. Применялись они в качестве разнообразных цветовых индикаторов. Однако получить дешевый и яркий синий светодиод долго не удавалось.

Стандартный светоизлучающий диод содержит три слоя полупроводниковых материалов. Электрическое напряжение заставляет электроны от анода (n-слоя) и дырки от электрода (p-слоя) двигаться в промежуточный слой, где они рекомбинируют с излучением фотонов. Промежуточный слой представляет собой специальный кристалл с определенной шириной запрещенной зоны. Ширина этой зоны, а также примеси в кристалле определяют цвет излучения.

Сравнение эффективности источников света. Изображение: Nobelprize.org

Главная трудность заключалась в поиске хорошего кристалла для промежуточного слоя. Чтобы он излучал синий свет, необходим материал с большой шириной запрещенной зоны. Это связано с тем, что энергия фотонов в синем диапазоне электромагнитного спектра почти в два раза больше, чем в красном.

Нужными для синих светодиодов свойствами обладают элементы II и IV групп таблицы Менделеева, а также нитриды элементов III группы, поэтому ученые начали свои эксперименты именно с них. Первые опыты показали, что у излучения светодиодов с кристаллами на карбиде кремния (SiC) низкий коэффициент полезного действия и невысокий квантовый выход – число фотонов, образовавшихся в результате рекомбинации пары электронов и дырок.

Устройства на основе селенида цинка (ZnSe) перегревались и поэтому служили недолго. В 1970-х физики пытались использовать нитриды в качестве материала для промежуточного слоя. О возможности получения эффективных светодиодов на такой основе еще в 1960-х годах сообщали ленинградские исследователи из лаборатории Жореса Алферова.

Устройство стандартного и синего светодиодов. Изображение: Nobelprize.org

Однако только Жаку Панкову (Якову Панчечникову) из IBM (International Business Machines) удалось создать первый синий светодиод с кристаллом из нитрида галлия (GaN) на сапфировой подложке. Лампа с драгоценным камнем не встретила поддержки в американской компании.

Спустя почти 20 лет, в середине 1980-х годов, японские ученые Акасаки и Амано из Нагойского университета предложили использовать в светодиоде тот же нитрид галлия, но с примесью магния. Облучив новый материал потоком электронов, они заставили его светиться.

В 1989 г. на открытие Акасаки и Амано обратил внимание сотрудник Nichia Corporation Накамура и усовершенствовал технику своих коллег. Ученому из частной компании удалось предложить удачный метод допирования промежуточного слоя. Материал подвергался специальной термообработке и получал примеси не только магния, но и цинка, а потом – и индия.

Nichia Corporation запатентовала технологию Накамуры (и его коллег). В 1993 г. компания первой в мире наладила промышленный выпуск синих светодиодов и уже к концу 1990-х выпускала около 20 млн таких устройств в месяц. Изобретателю корпорация заплатила меньше 200 долл., и в 1999 году Накамура подал на нее в суд, выиграв после пяти лет разбирательств 20 млрд иен (около 200 млн долл. по курсу 2004 г.).

Тяжба с Nichia Corporation побудила ученого уволиться из компании и переехать в США. Там он устроился на работу в Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, а также научным консультантом в частную Cree Inc., занимающуюся с 1987 г. исследованиями и производством светодиодов.

Как отметил в беседе с «Лентой.ру» генеральный директор Российского квантового центра Руслан Юнусов, проблема создания светодиодов, излучающих синий свет, носила в значительной степени технологический характер. «На тот момент уже был запрос от индустрии – им требовался синий светодиод. Все это понимали. И с нитридом галлия многие бились, но именно японские коллеги решили эту проблему. Они подобрали легирующие элементы, научились растить эту структуру на сапфире, использовали нужную кристаллическую решетку, чтобы добиться требуемого уширения зоны и таким образом увеличить энергию и получить синий цвет», – сообщил эксперт.

«Имея синий светодиод, с помощью люминофоров можно получить менее энергетические зеленый и красный. Во-первых, это дешевле, а во-вторых, красный, зеленый и синий диоды во времени деградируют по-разному, и цвет лампы менялся бы. Все это, с одной стороны, снимает проблему цвета, а с другой – удешевляет технологию. Это такое универсальное решение», – продолжает он.

«Светодиодные лампы очень скоро все победят. В ближайшие три года эта технология раскроется еще больше», – заключил специалист.

Читайте также:
«Нобеля» по физике в 2014 году дали создателям синих светодиодов
TR: Нобелевку-2014 могут дать создателям светодиодов для смартфонов
Как IP люминофора светодиодов формирует индустрию
Светодиоды нуждаются в фосфоре. На 1 млрд долл.
Жидкий люминофор: новый подход к твердотельным системам освещения
Почему тускнеют светодиоды
К 2016 г. светодиоды составят более 25% мирового рынка освещения, заявляет NPD DisplaySearch
Нобелевскую премию дали за открытие «системы GPS» головного мозга
Главную научную премию года дали за предсказание «частицы Бога»
Нобелевка по физике вручена за «квантовые компьютеры и сверхточные часы»
Нобелевская премия по физике присуждена ученым из России
Нобелевская премия по физике отправляется в Германию и Францию
Названы лауреаты Нобелевской премии по физике за 2008 год
«Японскую Нобелевку» вручили за прототип САПР
«Мильнеровка» вдвое круче «нобелевки» по физике
«Инь-нобелевка»: научные премии разрастаются

Источник:  Лента.ру

Оцените материал:

Автор: Андрей Борисов, Лента.ру



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты