То что Светодиоды бывают разных цветов, отличаются конструкцией, типом и много ещё чем все прекрасно знают. Но есть один очень интересный признак, о котором инженеры и ученые думали десятилетиями.
Наверняка многие думали, что цвет светодиода как и у стеклянной лампочки определяется цветом лака или плафона, в котором расположена светящаяся спираль или искра ионного разряда. Если не вникать в физику процесса, то можно действительно честно заблуждаться.
Классические светодиоды, которые мы часто видим в устройствах, выглядят именно как цветные полупрозрачные источники света.
Любой светодиод - это полупроводник. В полупроводнике, как это водится, есть дырки и электроны. Тут стоит вспомнить природу света самого светодиода. РЕКОМБИНАЦИЯ Именно это явление приводит к свечению. Цвет определяется длиной волны видимого излучения.
Светодиоды могут испускать свет только определенной длины волны, что и определяет их цвет.
Более подробную информацию о рекомбинации дырок и электронов вы всегда можете прочитать в статьях "ЧТО ЗАПРЕЩЕНО В СВЕТОДИОДАХ ?" и "Зачем нам врут про СИНИЕ светодиоды ?"
Как правило, при описании работы светодиодов, говорят о "прыгающих через барьер" электронах. Между двумя типами полупроводника p и n типов образуется запрещенная зона. Электрон и дырка способны перепрыгнуть её только если будет приложено электрическое поле (напряжение) достаточной величины и в нужном направлении.
В момент "прыжка" происходит РЕКОМБИНАЦИЯ дырки и электрона и испускание энергии в виде фотона с определенной энергией определяемой частотой кванта света. "Длинна прыжка" через запрещенную зону и определяет энергию, частоту кванта и цвет излучения.
Меньше запрещенная зона - меньше энергия - больше длина волны при свечении. Самые мало-энергетические это светодиоды ИК и Красного цвета.
Эти светодиоды появились практически сразу , хотя и были мало яркими и довольно прожорливыми по току.
Хотя эффективность светодиодов постепенно улучшалась, найти материалы для получения света с более короткой длинной волны удалось не сразу.
Первыми светодиодами не рыжими, не красными, не желтыми стали светодиоды Зеленого света. Они были созданы еще во времена СССР и некоторые модификации имели не один а два цвета свечения, что было весьма удобно для индикаторов аппаратуры.
Считается, что сложнее всего было сделать синий светодиод и эта разработка была сопряжена с большими сложностями. Главная трудность заключалась в поиске хорошего материала для кристалла под формирования промежуточного слоя. Чтобы диод излучал синий свет, необходим материал с большой шириной запрещенной зоны. Это связано с тем, что энергия фотонов в синем диапазоне электромагнитного спектра почти в два раза больше, чем в красном.
Пишут и говорят, что подобрать нужные материалы. Это вышло сделать у Сюзи Накамуры. Накамура работал с двумя основными кандидатами на материал для светодиода: селенид цинка и нитрид галлия. В результате исследований выбран был нитрид галлия.
Только вот было очень сложно изготовить легированный кристалл с правильными параметрами - именно так заявлял в своих работах Японский ученый из Америки.
Но достоверно известно и это подтверждается документами из архивов, что Нитри́д га́ллия — бинарное неорганическое химическое соединение галлия и азота. Химическая формула GaN. При обычных условиях очень твёрдое вещество с кристаллической решеткой.
Нитрид галлия обладает широкой запрещенной зоной (3.39 эВ против 1.12 эВ у кремния) и высокой критической напряженностью поля (3.3 МВ/см, тогда как у кремния она 0.3 МВ/см).
Кристаллы нитрида галлия можно выращивать на различных подложках, включая сапфир, карбид кремния (SiC) и кремний (Si). Выращивая слой GaN epi поверх кремния, можно использовать существующую инфраструктуру производства кремния, устраняя необходимость в дорогостоящих специализированных производственных площадках и используя легкодоступные кремниевые пластины большого диаметра по низкой цене.
А вот Накамуре пришлось разработать собственный агрегат для выращивания кристалла нитрида галлия. К концу 1992 года результат всё-таки был достигнут и стало возможно производить синие светодиоды. До этого момента технологический процесс представлялся буквально-таки невыполнимым.
Это более чем странно, но никому не известная польская фирма Ammono смогла обставить гигантов электронной промышленности, таких как Intel, и получить самые чистые кристаллы нитрида галлия (GaN) — критически важного материала для электроники 21 века. Слева — первые кристаллы GaN, полученные компанией Ammono двадцать лет назад; из-за металлических примесей имеют неприглядный коричневатый оттенок.
Справа — абсолютно чистые кристаллы GaN формой правильного шестиугольника размером до 51 мм.
Не стану напоминать, что уже в 1989 году, синие огоньки светились в разной аппаратуре "совкового лагеря" и хотя стоили они весьма неприлично, синим светом светились отлично.
И мне странно слышать заявления из страны восходящего солнца о том, что: "К концу 1992 года результат всё-таки был достигнут и стало возможно производить синие светодиоды. До этого момента технологический процесс представлялся буквально-таки невыполнимым."
⚡ Обязательно подпишитесь на мой канал про мои Изобретения!
✅ Поддержать проект или задать вопрос можно тут! Здесь же я опубликую фрагменты будущей книги, которую смогут читать только платные подписчики за небольшие золотые деньги.
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на мой проект!
