Синий светодиод

03.06.2022


Синий светодиод — светоизлучающий оптоэлектронный полупроводниковый прибор с синим цветом свечения.

Технологии

Для создания синего светодиода требуется использование полупроводников с большой шириной запрещённой зоны, поскольку энергия излучаемых фотонов, возникающих при рекомбинации электронов и дырок, зависит именно от этой величины. Полупроводниками с большой шириной запрещённой зоны являются карбид кремния, соединения элементов II и IV группы таблицы Менделеева и нитриды элементов III группы. Промышленное значение имеют светодиоды на основе легированного индием нитрида галлия (InGaN), выращенного на подложке из карбида кремния или сапфира.

Кроме того, созданы синие светодиоды на основе карбида кремния и оксида цинка, однако первые обладают слишком низким квантовым выходом и, как следствие, низким КПД, а вторые имеют слишком большое удельное сопротивление, из-за этого они перегреваются. Подобные изделия не получили широкого распространения и в настоящее время не производятся.

История создания

Первый синий светодиод был создан ещё в 1971 в компании RCA. Его разработал Жак Панков, создавший светодиод на основе нитрида галлия.

Первые промышленные синие светодиоды на основе карбида кремния серийно выпускались в 1980-х годах, в том числе и в СССР. Однако их яркость была весьма невелика, поэтому они не получили существенного распространения.

В конце 1980-х годов Исаму Акасаки и Хироси Амано в университете Нагойи создали синие светодиоды на основе нитрида галлия, усовершенствовав метод эпитаксиального выращивания кристалла. В начале 1990-х годов японский инженер Сюдзи Накамура, работавший в то время на японскую корпорацию «Nichia Chemical Industries», создал технологию промышленного выращивания синих и зелёных светодиодов. Позже на основе на их основе были созданы белые, представляющие собой синий кристалл, покрытый люминофором на основе алюмо-иттриевых гранатов. «Nichia Chemical Industries» выплатила Накамуре денежную премию, в то время эквивалентную 2000 долларов США. Изобретатель же посчитал, что его изобретение оценили недостаточно. Он обратился в суд и отсудил у «Nichia Chemical Industries» сумму в японских йенах, эквивалентную 7 млн долларов США.

К 1993 году компании «Nichia» удалось начать промышленный выпуск синих светодиодов нового типа. К 2002 году доля производства синих светодиодов у компании возросла до 60 процентов от общего объёма производства.

Позже так же удалось создать ультрафиолетовые светодиоды на основе нитридных соединений галлия и алюминия.

В 2014 году за создание синих светодиодов японцам Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамуре (гражданин США) присуждена Нобелевская премия по физике.

Применение

Основным применением синих светодиодов является использование в качестве основы для создания люминофорных белых светодиодов различного назначения, используемых в том числе в целях освещения. В данной конструкции часть излучаемого кристаллом света поглощается люминофором и переизлучается в зелёно-красной области, создавая белое свечение. Различные составы люминофора позволяют получить белый свет различной цветовой температуры.

Кроме белых, созданы и другие люминофорные светодиоды, к примеру, пурпурные, «янтарные», «мятные» и «цвета лайма» .

Синие светодиоды без люминофора применяются в медиафасадах, светодиодных экран, в декоративной RGB-подсветке.

Кроме того, синие, а так же созданные на их основе люминофорные пурпурные светодиоды применяются для искусственного освещения растений.