Ученые, используя наночастицы, разработали LED светодиоды на основе кремния (SiLEDs), которые обладают способностью менять цвет от темно-красного до желто-оранжевого.

Кремниевые нанокристаллы имеют размеры в несколько нанометров и обладают высоким световым потенциалом. Ученые из KIT и университета Торонто/Канада преуспели в производстве кремниевых светоизлучающих диодов (SiLEDs). Они не содержат тяжелых металлов и могут излучать свет разных цветов.

Кремний является доминирующим материалом в области микроэлектроники, но при этом считался непригодным для светодиодов. Однако, это утверждение было опровергнуто с использованием нанотехнологий: нанокристаллы кремния могут производить свет. Эти нанокристаллы состоят из нескольких сотен до нескольких тысяч атомов и имеют значительный потенциал в качестве высокоэффективных излучателей света, что и было продемонстрировано группой профессора Ули Леммера, а также профессоров Анни К. Пауэлл и Джеффри А. Озин из университета Торонто. В рамках совместного проекта, ученые преуспели в изготовлении высокоэффективных светоизлучающих диодов на основе кремниевых нанокристаллов.

До сих пор производство кремниевых светоизлучающих диодов была ограничено красной видимой областью спектра и ближней инфракрасной областью. Что касается эффективности кремниевых диодов, излучающих красный свет, исследователи из Карлсруэ занимают первое место в мире. «Контролируемое производство многоцветных светодиодов, однако, является абсолютной новизной», объясняет Флориан Майер-Флэг, ученый института световых технологий (LTI) KIT. Ученые могут настраивать цвет света, излучаемого светодиодом путем разделения наночастиц в зависимости от их размера. «Кроме того, наши светодиоды обладают удивительными показателями долговечности и стабильности, что не было достигнуто прежде», сообщил Майер-Флэг. Увеличение продолжительности срока службы компонентов связано с использованием наночастиц только определенного размера. Это повышает устойчивость чувствительных тонкопленочных компонентов. Исключаются короткие замыкания, вызванные большими частицами.

Данная разработка также характеризуется впечатляющими показателями однородности светоизлучающей поверхности. Исследователи из KIT являются одними из немногих команд в мире, которые знают, как производить такие устройства. «С созданием кремниевых светодиодов, которые могут производится с весьма низкой себестоимостью, нанотехнологии осваивают новые территории в областях науки и техники. Но по-видимому, учебники о полупроводниковых компонентах придется переписать», говорит Джеффри А. Озин.

Кремниевые светодиоды также имеют ещё одно преимущество: это отсутствие в их составе тяжелых металлов. В отличие от селенида кадмия, сульфида кадмия и сульфида свинца, которые используются другими группами исследователей светодиодных технологий, кремний, используемый этой группой для светоизлучающих наночастиц — не токсичен для человека. Кроме того, кремний доступен в больших количествах и за низкую цену в связи со своей распространенностью на Земле. Благодаря большому количеству преимуществ, технологии производства кремниевых светодиодов несомненно будут дальше развиваться в сотрудничестве с многими партнерами.