پیشرفتی دیگر در زمینه‌ی ساخت WLEDها

بیش از ده سال است که تحقیق در زمینه‌ی WLEDها( دیودهای نشر نور سفید)، آغاز شده و در این مدت دانشمندان سعی داشته‌اند WLEDهای حالت جامدی بسازند که در عین کارامدی بالا، ارزان و بادوام بوده و با با لامپ‌های التهابی پرمصرف و لامپ‌های فلورسنت کنونی قابل رقابت باشد. اگر چه تا به امروز WLEDهایی با بازدهی نوری برابر با ۲۰۰ وات / شمع هم ساخته شده‌اند؛ این ابزارها نسبت به لامپ‌های التهابی معمولی بسیار گران بوده و در آنها از فناوری هیبریدی استفاده شده‌است.

بیش از ده سال است که تحقیق در زمینه‌ی WLEDها( دیودهای نشر نور سفید)، آغاز شده و در این مدت دانشمندان سعی داشته‌اند WLEDهای حالت جامدی بسازند که در عین کارامدی بالا، ارزان و بادوام بوده و با با لامپ‌های التهابی پرمصرف و لامپ‌های فلورسنت کنونی قابل رقابت باشد. اگر چه تا به امروز WLEDهایی با بازدهی نوری برابر با ۲۰۰ وات / شمع هم ساخته شده‌اند؛ این ابزارها نسبت به لامپ‌های التهابی معمولی بسیار گران بوده و در آنها از فناوری هیبریدی استفاده شده‌است.

اخیراً گروه‌های تحقیقاتی متعددی در سطح جهان؛ از جمله تعدادی محقق فرانسوی به سرپرستی بنجامین دامیلانو، نشان داده‌اند که WLEDهای مونولیتیکی(تولید دیودهای نورگسیل سفید را طی تننها یک فرایند رشد اپیتاکسیال) در عین ارزان‌تر بودن، بازدهی و قابلیت اطمینان به مراتب بهتری را نسبت به فناوری‌های هیبریدی دارند. در این روش جدید، WLEDها از کنار هم قرار گرفتن چاه‌های کوانتومی (GaIn)N/GaN نشردهنده نورهای آبی و زرد با ضخامت‌های مختلف و تعبیه آن درون اتصال p-n نیترید گالیوم به ‌دست میآیند و تزریق جریان الکتریکی به آنها موجب نشر نورهای زرد و آبی، و ترکیب آنها و در نهایت ایجاد نور سفید می‌شود.

اما مشکلی که در این شیوه وجود دارد، حساسیت بسیار زیاد نور رنگی ساطع‌شده به تزریق جریان و در نتیجه محدود شدن کارایی دستگاه است. برای رفع مشکل، این بار محققان چاه‌های کوانتومی را بیرون از اتصال p-n جای داده، به‌جای تزریق جریان الکتریکی از فوتون‌های نور آبی استفاده کردند. محققان دریافتند که این روش در عین مونولیتیک بودن، انعطاف‌پذیری به مراتب بیشتری نسبت به روش‌های قبلی دارد. آنها به این منظور ابتدا ساختارهایی را به شیوه اپیتاکسی پرتو مولکولی روی یاقوت رشد دادند، سپس از طریق یک فیبر نوری متصل به یک طیف‌نگار پرتوهای درخشان الکتریکی را گردآوری کردند. جریان تزریقی موجب می شد تا حامل‌های بار( الکترون حفره‌ها ) با یکدیگر در ناحیه فعال الکتریکی ترکیب شده، نهایتاً منجر به نشر فوتون‌های آبی گردد. برخی از این فوتون‌های آبی به‌وسیله‌ی چاه‌های کوانتومی نشردهنده نور زرد جذب می‌شود و همانند قبل ترکیب تابش‌های زرد و آبی نور سفید را نتیجه میدهد.

به عقیده محققان، استفاده از WLEDها به جای چراغ‌های روشنایی معمولی، مصرف برق را به نحو چشمگیری کاهش خواهد داد. هم‌اکنون این محققان سرگرم بررسی طرح‌های جدیدی برای آزمایش سایر مبدل‌های نوری؛ از قبیل نقاط کوانتومی(که چه بسا در مقایسه با چاه‌های کوانتومی نیترید گالیوم، کارایی به مراتب بیشتری هم در نشر نور زرد یا قرمز داشته باشند) هستند. این محققان همچنین برای کاهش بیشتر هزینه‌های تولید سعی دارند تا از سیلیسیوم به‌عنوان ماده پایه استفاده کنند. نتایجی که این محققان یافته‌اند، گام دیگری به سمت ساخت تجاری WLEDهاست و دانشمندان امیدوارند بهزودی این فناوری جایگزین لامپ‌های التهابی شود.

گفتنی است گزارش این تحقیق در نشریه «Applied Physics Letters» منتشر شده و بخشی از سرمایه‌گذای آن در قالب طرح French ANR-PNANO “DEMONI ” انجام شده‌است .