ナノ粒子は、より良いLED、不可視の外套

- Aug 24, 2017-

ミシガン大学の研究チームは、LED照明の効率を50%向上させ、不可視の隠蔽装置の道を開くことさえできるようになる前に、金属ナノ粒子を半導体に溶かしこむ新しい技術を開発しました。

 

これは、半導体表面の上下に金属ナノ粒子を安価に成長させることができる最初の技術です。 このプロセスでは、製造時に実質的にコストがかからず、効率が改善されるため、製造業者は最終製品に使用する半導体の数を減らし、コストを抑えることができます。

金属ナノ粒子は、いくつかの点でLEDの効率を高めることができる。 彼らは、半導体を通って流れる電気を変更してリダイレクトする小さなアンテナとして機能し、その多くを光に変換することができます。 また、デバイスの光を反射して内部に閉じ込められ、無駄になるのを防ぐのに役立ちます。

このプロセスは、LED照明に使用される窒化ガリウムと共に使用することができ、太陽電池を含む他の半導体製品の効率を高めることもできる。 応用物理学のジャーナルに掲載された研究で詳述されています。

「これは製造工程へのシームレスな付加であり、それが非常にエキサイティングなことです」と材料科学、工学、物理学のUM教授レイチェル・ゴールドマンは述べています。 「これらのナノ粒子を用いて3次元構造を作る能力は、多くの可能性を開くだろう」

 

重要な革新

LED効率を上げるためにナノ粒子を添加するという考え方は新しいものではありません。 しかし、それらを取り入れるための以前の努力は、大規模製造では実用的ではありませんでした。 彼らは銀、金、プラチナのような高価な金属に焦点を当てた。 さらに、粒子のサイズおよび間隔は非常に正確でなければならない。 これは、追加の高価な製造工程を必要とした。 さらに、粒子を表面の下に組み込む費用効果の高い方法はなかった。

ゴールドマンのチームは、半導体の製造に使用された分子線エピタキシープロセスと容易に統合できる簡単な方法を発見しました。 分子線エピタキシーは、金属元素の多層をウェーハ上にスプレーする。 これは、所与の目的のために正確に正しい導電特性を生成する。

UMの研究者は、これらの層間にイオンビームを照射した。これは、半導体ウェーハから金属を表面に押し出すステップであった。 金属は、以前の研究で高価な金と白金の斑点と同じ目的を果たすナノスケールの粒子を形成する。 それらのサイズおよび配置は、イオンビームの角度および強度を変化させることによって正確に制御することができる。 そして、各層の間にイオンビームを繰り返し重ねて適用することにより、ナノ粒子が全体にわたって点在する半導体が形成される。

 



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