Сотрудники Национального института стандартов и технологий, Политехнического института Ренсселера и компании IBM предложили новую архитектуру для производства светодиодов. Яркость полученных устройств от 100 до 1000 раз выше, чем у существующих. Статья исследователей опубликована в журнале Science Advances.

Светодиоды существуют уже на протяжении десятилетий, однако прогресс в этой области не останавливается. Несмотря на это, даже современные светодиоды имеют ограничения. Например, если подавать на такой прибор повышенную силу тока, он будет до определенного момента светить ярче, но вскоре яркость падает и диод становится крайне неэффективным. Эта проблема «падения эффективности» стоит на пути использования светодиодов в ряде перспективных отраслей — от коммуникационных технологий до уничтожения вирусов.

Авторы новой технологии нашли способ справиться с этой проблемой. Изначально они хотели создать микроскопический светодиод, который можно было бы использовать, например, в лабораториях на чипе. Для этого исследователи экспериментировали с совершенно новой конструкцией светоизлучающей части светодиода. В обычных приборах она представляет собой плоский кристалл.

Ученые же создали источник света из тонких нитей оксида цинка длиной всего пять микрометров. Массив таких нитей выглядит как крошечный гребень размером от сантиметра и более.

Когда авторы создали первую такую конструкцию, они теоретически показали, что светодиод на ее основе должен выдерживать большее значение силы тока, чем традиционные приборы. Испытав изобретение на практике, ученые подтвердили свои догадки: яркость полученных устройств была стабильной и превышала существующие аналоги в 100–1000 раз. Оказалось, что новый прибор излучает на длинах волн между фиолетовой частью видимого спектра и ультрафиолетом.

Затем исследователи сделали еще одно открытие, когда решили увеличить ток. Сначала светодиод излучал в относительно широком диапазоне длин волн, но при увеличении силы тока он сузился до фиолетового цвета. Оказалось, что прибор превратился в крошечный лазер. Такой лазер найдет применение, например, в микросхемах для химического анализа и дисплеях высокой четкости.