Ученые из Института физики полупроводников СО РАН и лаборатории молекулярной фотоники Новосибирского государственного университета разрабатывают светодиоды и твердотельные лазерные диоды на основе эффекта зеленой люминесценции при оптических переходах через уровни дефектов кристаллической решетки в слоях алюминия-галлия нитрида (AlGaN), сильно легированных донорами. Об этом сообщает сайт НГУ.
Задача разработки зеленых лазерных диодов встала сразу после создания синих светодиодов, за которое ученые из Японии и США в 2014 году получили Нобелевскую премию. Для решения этой задачи нужно было найти совершенно новый подход. Российские ученые выяснили, что дефекты в слоях соединения нитрида алюминия-галлия (с содержанием алюминия более 50%), легированных донорами, дают эффект очень яркой люминесценции, причем в широком спектральном диапазоне — практически весь видимый свет, от фиолетового до красного. Легирование донорами в данном случае — внедрение атомов кремния в кристаллическую решетку AlGaN из соединений кремния с водородом (силанов).
Исследования показали, что при содержании 60–70% алюминия (по отношению к галлию) в соединении интенсивность зеленого свечения достигает своего максимума. Также выяснилось, что в зависимости от содержания алюминия люминесценция проходит практически весь спектральный диапазон от оранжевого света (при 50%) до фиолетового (100%). На данный момент ученые проводят измерения коэффициента усиления активной среды (очень важного параметра для создания лазера), первые результаты дают достаточно большую величину этого параметра порядка 70 см-1, что вселяет в исследователей оптимизм.
Также идет работа над выяснением природы дефектов, дающих зеленую люминесценцию, и близится к завершению изготовление опытного экземпляра зеленого светодиода на основе AlGaN, который должен продемонстрировать эффективность использования этого альтернативного материала для светоизлучающих устройств.
Стоит отметить, что спектр применения зеленых лазеров очень широк: они могут использоваться в наземных и подводных локаторах, дальномерах, системах посадки самолетов и проводки судов, устройствах указания и топографического визирования, скоростной интерферометрии и фотографии, проекционного телевидения, аппаратуры диагностики живых клеток и т.д.
[Фото: сайт НГУ]
