Nâng cao hiệu suất của đèn LED UV bằng các vi sợi oxit kẽm

Các nhà nghiên cứu làm việc tại Viện Công nghệ Georgia, Hoa Kỳ, đã sử dụng các vi sợi oxit kẽm giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của các điốt phát ra ánh sáng tia cực tím.

Các thiết bị đèn LED đầu tiên được tăng cường hiệu suất bằng cách tạo ra các điện tích trong một vật liệu áp điện sử dụng hiệu ứng áp phototronic.

"Bằng cách sử dụng hiệu ứng này, chúng ta có thể nâng cao hiệu quả bên ngoài của các thiết bị (bởi một nhân tố nhiều hơn gấp bốn lần) lên đến 8%", theo Giáo sư Zhong Lin Wang, làm việc tại Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật Công nghệ, Viện Công nghệ Georgia, Hoa Kỳ.

"Từ quan điểm thực tế, hiệu ứng mới này có thể có nhiều tác động đối với quá trình quang điện, bao gồm cả những cải tiến trong tiết kiệm năng lượng của các thiết bị chiếu sáng", Wang nói thêm.

Các thiết bị đèn LED phát ra ánh sáng tia cực tím hiệu suất cao là cần thiết cho các ứng dụng trong: hóa học, sinh học, công nghệ hàng không vũ trụ, quân sự và y tế. Mặc dù hiệu quả lượng tử nội bộ của các đèn LED có thể cao tới 80%, nhưng hiệu quả bên ngoài cho một đơn màng mỏng LED thông thường tại mặt tiếp giáp p-n hiện nay chỉ có khoảng 3%.

Bằng cách sử dụng các vi sợi oxit kẽm, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một tiềm năng áp điện trong các dây dẫn, được sử dụng để điều chỉnh khả năng tích điện và tăng cường các phần tử mang điện tích trong các đèn LED.

Do sự phân cực của các ion trong các tinh thể của các vật liệu áp điện, chẳng hạn như: oxit kẽm, loại vật liệu có tiềm năng áp điện - tích điện, hình thành từ các cấu trúc chịu đựng lực nén cơ khí cũng như chịu được sự quá tải điện. Trong các đèn LED gallium nitride, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tiềm năng áp điện cục bộ để điều chỉnh việc tích điện tại các mặt tiếp giáp p-n.

Ảnh hưởng này làm gia tăng tỉ lệ điện tử và lỗ trống tái kết hợp để tạo ra các quang tử, cải tiến hiệu suất bên ngoài của thiết bị thông qua việc phát xạ ánh sáng, phun cao hơn bình thường.

"Hiệu quả của việc sử dụng tiềm năng áp điện cục bộ để điều chỉnh việc tích điện tại các mặt tiếp giáp p-n", Wang cho biết. "Điều này mở ra một lĩnh vực mới bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện để điều chỉnh các thiết bị quang điện tử".