Вчені створили високоефективні ультрафіолетові світлодіоди на основі нітриду алюмінію-галію для знищення патогенних мікроорганізмів, в тому числі й SARS-CoV-2.
Стерилізація є найважливішою профілактичним заходом, і її можна досягти за допомогою ряду методів, включаючи опромінення ультрафіолетовим (УФ) світлом. Потреба в такій обробці стала більш нагальною у зв’язку з глобальною пандемією коронавірусу, але ефективні методи стерилізації можуть скоротити поширення й інших інфекційних захворювань.
Джерела струму, такі як ртутні лампи, громіздкі, містять токсичні хімічні речовини й не так універсальні в застосуванні, як напівпровідникові джерела світла. Перспективним матеріалом для таких джерел вважається нітрид алюмінію-галію (AlGaN), але одним з основних факторів, що обмежують створення пристроїв на його основі, є погана інжекція дірок через неефективне легування сплавів AlGaN з використанням Mg, особливо для сплавів з високим вмістом Al.
- Виявлено прямий зв’язок між алкоголем і розвитком раку
- Штучний інтелект допустив, що на Землі було менше масових вимирань, ніж вважалося раніше
- Вчені вирощували кристалічну плівку з рекордною рухливістю електронів
Перспективним методом, який може подолати цю проблему і поліпшити інжекцію носіїв заряду в активну область пристрою, є використання конструкції тунельного переходу. Інжекція дірок в таких пристроях здійснюється шляхом міжзонного перенесення електронів з валентної зони шару p-типу в зону провідності шару n-типу.
Автори нової роботи провели детальне дослідження цієї конструкції, методів її виготовлення і характеристик отриманих ультрафіолетових світлодіодів з тунельним переходом, що генерують хвилі з довжиною ~ 265 нм. Великі заборонені зони й знижена ефективність легування AlGaN ускладнюють пряме тунелювання між шарами p-типу і n-типу. Щоб розв’язувати цю проблему, команда вивчила унікальні конструкції пристроїв, включаючи додавання тонкого шару GaN різної товщини, а також різну товщину верхнього шару n-типу AlGaN.
Оптимізований пристрій з тунельним переходом показав значно кращі вольт-амперні характеристики в порівнянні зі звичайним світлодіодом з контактним шаром AlGaN p-типу. Покращена інжекція дірок в пристрої привела до сильнішої електролюмінесценції. Також було відзначено, що випромінювання є надзвичайно стабільним з невеликою зміною положення піку в широкому діапазоні.
Дослідження опубліковане в журналі Photonics Research.
Натхнення: www.popmech.ru