Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в сотрудничестве с коллегами из Политехнической школе во Франции обнаружили причину резкого снижения яркости светодиодов при высоких токах. Этой причиной оказался эффект оже-рекомбинации, при котором лишняя энергия передаётся другому электронному возбуждению.
Светодиоды обладают огромным потенциалом и могли бы решить многие энергетические и экономические проблемы. Замена обычных ламп на светодиодные в масштабах целой страны может сэкономить сотни мегаватт и сделать «лишними» десятки электростанций.
К сожалению, светодиоды до сих пор слишком дороги для массового использования, и не в последнюю очередь потому, что при подаче мощного тока они не светятся ярче, а наоборот становятся тусклее. Из-за этого явления невозможно создать мощные светильники на основе одного сверхяркого светодиода. В итоге приходится использовать массивы светодиодов, которые закономерно стоят дороже и занимают больше места.
Чтобы обнаружить причину затухания светодиодов, международная группа ученых провела сложнейший эксперимент с использованием вакуумной камеры и специального светодиода с поверхностью, способной считывать энергетический спектр электронов, испускаемых светодиодом. Полученные результаты однозначно показали, что причиной снижения яркости светодиодов при больших токах являются энергичные электроны, которые образовались в ходе оже-рекомбинации. В светодиодах на основе нитридных полупроводников этот процесс происходит, когда электроны теряют энергию при столкновениях с другими электронами, при этом выделяется не свет, а тепло.
Теперь, когда ученые точно знают причину неработоспособности традиционных светодиодов при высоких токах, инженеры смогут создать светодиоды, лишенные этого недостатка. Можно ожидать, что в ближайшие годы появятся светодиоды, которые могут потреблять большой ток и превращать его в сверхяркий свет.
Фэн-Чан Цзян (Feng Changjiang) родился в городе Сиань в 1943 году. C 1997 года живет в Нью-Йорке.
