Lietuvos ir JAV mokslininkai sumanė, kaip padidinti šviesos diodų efektyvumą

Publikuota: 2016 m. gegužės 3 d. antradienis

Kauno technologijos universiteto (KTU) Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto prof. Audrius Alkauskas prisidėjo prie šviesos diodų efektyvumo tyrimo, vykdyto kartu su JAV mokslininkais. Fizikas dr. A. Alkauskas, kartu su Kalifornijos universiteto tyrėjais, šiuolaikiniais teoriniais metodais nustatė šviesos diodų (LED) atominėje struktūroje esančius defektus, darančius įtaką jų našumo kritimui.

Bendradarbiavimas su JAV mokslininkais prasidėjo dar 2011-iais, kai tyrėjas pradėjo dirbti Kalifornijos universitete, Santa Barbaroje. Po trejų metų A. Alkauskui grįžus į Lietuvą bendradarbiavimas tęsėsi ir toliau.

„Šis bendras darbas su Amerikos tyrėjais – naudingas abiems pusėms, nes vieni kitus papildome skirtingomis kompetencijomis. Aš turiu labai gerą teorinį pasirengimą ir gilias kietojo kūno fizikos žinias, o mano kolegos JAV – didelę patirtį medžiagų moksle“, – teigė A. Alkauskas.

Galės pagerinti prietaisų našumą

Pasak tyrimo vadovo Chriso Van de Walle iš Kalifornijos universiteto, tyrėjų naudojami nauji teoriniai metodai gali įvertinti, kokie konkretūs defektai yra LED sudarančiose medžiagose ir kaip galima pagerinti šių labai svarbių prietaisų našumą.

JAV tyrėjui antrina ir A. Alkauskas, kuris pabrėžia, kad šiuolaikiniai puslaidininkiai yra sudėtingos medžiagos.

„Ypač sunku eksperimentiškai charakterizuoti gardelės defektus, kurių net ir labai maža koncentracija gali pakeisti medžiagos savybes. Suprasti šiuos defektus padeda teorija ir kompiuterinis modeliavimas, o tai ir buvo šio darbo esmė“, – sakė KTU mokslininkas.

Profesorius C. Van de Walle taip pat pažymi, kad puslaidininkiniai šviestukai iš esmės yra patys efektyviausi žinomi šviesos šaltiniai, tačiau kol kas jų našumas gerokai mažesnis nei leistina teorinė riba.

„LED'uose elektronai yra įleidžiami iš vienos prietaiso pusės, skylės – iš kitos. Šviesa atsiranda, kai elektronas, keliaujantis per kristalą (šiuo atveju galio nitrido pagrindu pagamintą medžiagą) susitinka skylutę (elektronų nebuvimą). Elektronui perėjus į žemesnės energijos būseną, išspinduliuojamas fotonas – šviesos kvantas,“ – toliau procesą aiškina C. Van de Walle.

Kartais, kai krūvininkai susitinka, šviesa negeneruojama. Taip atsitinka dėl vadinamosios nespindulinės Shockley-Read-Hall (SRH) rekombinacijos. Pasak tyrėjų, krūvininkai yra pagaunami gardelės defektuose, kur jie „rekombinuoja“, bet neskleidžia šviesos.

Nustatyti konkretūs defektai yra galio vakansijų kompleksai su deguonimi ir vandeniliu. „Šie defektai anksčiau buvo stebėti nitridiniuose puslaidininkiuose, tačiau iki šiol jų neigiamas poveikis nebuvo suprantamas“, – paaiškino pagrindinis darbo autorius Cyrusas Dreyeris, atlikęs daugumą teorinių skaičiavimų.

Anot C. Van de Walle, šių tyrimų sėkmę lėmė du dalykai: intuicija apie taškinius defektus, kurią mokslininkų grupei pavyko sukaupti per daugelį metų, ir naujausių teorinių metodų panaudojimas.

Leis auginti aukštesnės kokybės kristalus

JAV mokslininkas taip pat pabrėžia labai svarbų Audriaus Alkausko išvysčiusio krūvininkų nespindulinės pagavos skaičiavimų metodikos indėlį: „Ši metodika leis ateityje nustatyti kitus defektus ir mechanizmus, prisidedančius prie SRH rekombinacijos“.

„Tyrimas atskleidė, kokie būtent defektai lemia šviesos diodų kritimą. Kitas žingsnis – eksperimentinis to pademonstravimas. Sėkmės atveju, tai parodys, kaip auginti aukštesnės kokybės kristalus“, – į ateities perspektyvą žvelgia A. Alkauskas.

A. Alkausko su Amerikos mokslininkais vykdyto tyrimo rezultatai buvo publikuoti moksliniame žurnale Applied Physics Letters (2016), o penkerius metus nuosekliai rašyto straipsnio rezultatus vaizduojanti iliustracija pasirodė ant žurnalo viršelio.

Amerikos mokslininkus finansavo JAV Energetikos departamentas, o KTU Fizikos katedros profesoriaus bei Fizinių ir technologijos mokslų centro vyriausiojo mokslo darbuotojo A. Alkausko tyrimus rėmė Europos Sąjunga per „Marie Sklodowska-Curie“ programą. Straipsnį anglų kalba galite skaityti čia.

Šaltinis: pranešimas spaudai
Kopijuoti, platinti, skelbti bet kokią portalo News.lt informaciją be raštiško redakcijos sutikimo draudžiama.

facebook komentarai

Naujas komentaras


Captcha

Populiariausi straipsniai

Mokslo virusu vaikus užkrečia ne tik bandymai, bet ir šansas pademonstruoti išradimus viešai

Vienas iš būdų motyvuoti jaunuosius išradėjus kurti – didelio populiarumo JAV sulaukiančios išradimų mugės bei konkursai. Tokioje mokslo mugėje šių metų rugsėjį jaunimą kviečia sudalyvauti ir technologijų bei verslumo renginys #SWITCH! skaityti »

Mechatronikos ir robotikos specialistai – be jų neįsivaizduojama ateitis

Kompiuterio spausdintuvas, oro temperatūros termostatas, šaldytuvas su skaitmeniniu valdymu – visa tai yra mechatronikos įrenginiai. skaityti »

Šiemet – rekordinis skaičius stojančiųjų į pedagogikos krypties profesines studijas

Pedagogikos krypties profesinėms studijoms, sulaukusioms itin didelio aukštųjų mokyklų absolventų susidomėjimo, Švietimo ir mokslo ministerija papildomai skyrė 30 valstybės finansuojamų vietų. skaityti »

V. Sutkus: būsimų bedarbių rengimą stabdo rinka

Pristatome Lietuvos verslo konfederacijos prezidento Valdas Sutkaus mintis apie Lietuvos švietimo pertvarką. skaityti »

Tarptautiniai studentų mainai: investicija į save ir profesinę ateitį

Naujausi „Erasmus+“ poveikio tyrimo duomenys rodo, kad daugelyje šalių studentų mainų programos dalyviams po studijų baigimo įsidarbinti darbo rinkoje pavyksta net 14 proc. lengviau ir greičiau. skaityti »

Jaunimo susidomėjimas šalies aukštosiomis mokyklomis nemažėja

Stojančiųjų susidomėjimas Lietuvos aukštosiomis mokyklomis nemažėja. Kaip ir pernai, į universitetus ir kolegijas pretenduoja 68 proc. brandos atestatus turinčių bendrojo ugdymo mokyklų abiturientų. skaityti »

Trečdalis stojančiųjų į universitetus renkasi Vilniaus universitetą

5 230 visų stojančiųjų į Lietuvos universitetus pirmuoju prioritetu pageidavo studijuoti geriausiai tarptautiniuose reitinguose tarp Lietuvos aukštųjų mokyklų vertinamame Vilniaus universitete. skaityti »

„Baltoji žynė“ – įtraukianti maginė fantastika net ir tiems, kurie nemėgsta fantastikos

Australų kilmės rašytoją Trudi Canavan nuo pat mažumės domino senovės mitologija ir jos pritaikymas fantastikos pasaulyje. skaityti »

Švietimo ministrė: Lietuva turi visas sąlygas tapti informacinių technologijų centru

Europos komisijos teigimu, net 40% darbdavių Europoje neranda darbuotojų, kurių įgūdžiai įmonei leistų atsinaujinti ir sparčiai judėti į priekį. skaityti »

JTO dirbanti lietuvė: „Didžioji mano darbo dalis – įtikinti kitus, kad viskas yra įmanoma“

„Nelaikau savęs emigrante“, – šypsosi Ieva Lazarevičiūtė, jau 11 metų gyvenanti Brazilijoje. skaityti »