Синие светодиоды: Синий светодиод

Содержание

Новинки IT-индустрии, обзоры и тесты компьютеров и комплектующих

ПК и комплектующие
- Настольные ПК и моноблоки
- Портативные ПК
- Серверы
- Материнские платы
- Корпуса
- Блоки питания
- Оперативная память
- Процессоры
- Графические адаптеры
- Жесткие диски и SSD
- Оптические приводы и носители
- Звуковые карты
- ТВ-тюнеры
- Контроллеры
- Системы охлаждения ПК
- Моддинг
- Аксессуары для ноутбуков
Периферия
- Принтеры, сканеры, МФУ
- Мониторы и проекторы
- Устройства ввода
- Внешние накопители
- Акустические системы, гарнитуры, наушники
- ИБП
- Веб-камеры
- KVM-оборудование
Цифровой дом
- Сетевые медиаплееры
- HTPC и мини-компьютеры
- ТВ и системы домашнего кинотеатра
- Технология DLNA
- Средства управления домашней техникой
Гаджеты
- Планшеты
- Смартфоны
- Портативные накопители
- Электронные ридеры
- Портативные медиаплееры
- GPS-навигаторы и трекеры
- Носимые гаджеты
- Автомобильные информационно-развлекательные системы
- Зарядные устройства
- Аксессуары для мобильных устройств
Фото и видео
- Цифровые фотоаппараты и оптика
- Видеокамеры
- Фотоаксессуары
- Обработка фотографий
- Монтаж видео
Программы и утилиты
- Операционные системы
- Средства разработки
- Офисные программы
- Средства тестирования, мониторинга и диагностики
- Полезные утилиты
- Графические редакторы
- Средства 3D-моделирования
Мир интернет
- Веб-браузеры
- Поисковые системы
- Социальные сети
- «Облачные» сервисы
- Сервисы для обмена сообщениями и конференц-связи
- Разработка веб-сайтов
- Мобильный интернет
- Полезные инструменты
Безопасность
- Средства защиты от вредоносного ПО
- Средства управления доступом
- Защита данных
Сети и телекоммуникации
- Проводные сети
- Беспроводные сети
- Сетевая инфраструктура
- Сотовая связь
- IP-телефония
- NAS-накопители
- Средства управления сетями
- Средства удаленного доступа
Корпоративные решения
- Системная интеграция
- Проекты в области образования
- Электронный документооборот
- «Облачные» сервисы для бизнеса
- Технологии виртуализации

Наш канал на Youtube

Архив изданий

1999	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2000	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2001	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2002	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2003	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2004	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2005	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2006	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2007	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2008	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2009	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2010	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2011	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2012	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2013	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

О нас
Размещение рекламы
Контакты

Синие светодиоды. Статьи о светодиодах.

Синие светодиоды, исходя из теории рекомбинационного излучения полупроводников, возможно получить на полупроводниках с большой шириной запрещённой зоны, так как энергия излучаемых фотонов при рекомбинации электронов и дырок, зависит именно от этой величины. Полупроводники с большим энергетическим барьером – это карбид кремния, соединения элементов II и IV группы таблицы Менделеева и нитриды элементов III группы. Наиболее эффективные синие светодиоды изготавливаются на сплавах GaN и InGaN. Комбинация с красным и зеленым светодиодами активно используется при производстве электронных табло, а также позволяет получить белый цвет. Однако, такой принцип формирования белого цвета сейчас используется редко, даже несмотря на бóльший срок службы, так как сильно проигрывает по стоимости и световому выходу люминофорным светодиодам.

Из истории получения синего светодиода

Первый синий светодиод был получен в 1971 году Жаком Панковым (Яков Исаевич Панчечников) в RCA Laboratories на базе структуры нитрида галлия на сапфировой подложке. Но он давал слишком мало света, чтобы его можно было использовать.

Первый яркий синий светодиод был изготовлен в 1990 году Судзи Накамура, в японской компании «Nichia Chemical Industries».

Суджи Накамура (Shuji Nakamura) родился 22 мая 1954 года в японском городе Иката. Окончив в 1977 году университет в Токушиме по специальности электроника, он начал работать в небольшой компании Nichia Chemicals, которая находилась в городе Токушима и занималась производством фосфора для ЭЛТ и флуоресцентных ламп. Накамура попал в лабораторию которая занималась исследованиями соединений галлия. Арсенид галлия и фосфид галлия были материалом для изготовления красных и инфракрасных светодиодов.

К 1988 году Накамура остался единственным сотрудником НИР лаборатории Nichia, он был и химиком, и технологом, и конструктором.

В 1989 году для изготовления синих СИД использовались селенид цинка (ZnSe) и нитрид галлия (GaN), однако технологические сложности не позволяли запустить их в промышленное производство. Большинство конкурирующих компаний работали с ZnSe. Накамура сделал ставку на нитрид галлия. В 1991 году Накамуре удалось получить пленки нитрида галлия n-типа с уникально высокой проводимостью. В 1992 году он получил нитрид галлия p-типа и затем излучающий слой из InGaN – итогом стало получение к концу 1993 года первого коммерческого синего светодиода.

В 1995 году Суджи Накамура выпустил первый яркий зеленый светодиод на основе InGaN. А в 1996 году представляет первый ультрафиолетовый светодиод.

В конце ХХ века Накамура возглавил лабораторию в Nichia. В 2000 году Суджи Накамура переходит на работу в Университет штата Калифорния (США). В 2001 году, Накамура совместно с профессором Стивеном ДенБаарс, создает междисциплинарный исследовательский центр (SSLEC), финансируемый компаниями Mitsubishi Chemical, Rohm, Stanley Electric.

Далее о светодиодах >>>

Его синие светодиоды изменили то, как мы освещаем наш мир

Я встретил ярко-синий светодиод и Исаму Акасаки на собрании Общества исследования материалов в Бостоне в 1991 году. Друг в пресс-центре сказал: «Вы должны это увидеть». Он познакомил меня с Акасаки, тихим японским джентльменом 62 лет, который достал из кармана устройство размером с ручку и включил его. Ярко-голубой свет сразу привлек мое внимание. Практичный синий светодиод был святым Граалем фотоники.

Световое излучение полупроводников восходит к 1907, когда пионер радио Генри Дж. Раунд увидел это из карбида кремния, хотя он не знал, чем это вызвано. Полвека спустя физик и обладатель Почетной медали IEEE Ник Холоньяк-младший изобрел практичные красные светодиоды. Они начинались как световые индикаторы и дисплеи калькулятора; более яркие красные светодиоды и диодные лазеры последовали в 1970-х и 1980-х годах. Тем не менее, синий конец спектра оставался вне досягаемости.

Светодиоды компактны и стали эффективными, но они не могут излучать белый свет без жизненно важной синей части спектра. Фактически, сочетание синего света с желтым люминофором может сделать белый свет пригодным для освещения, хотя и довольно резким для глаз. Добавление синего цвета к полупроводниковому спектру может открыть новые возможности. Применения от лазеров до освещения и телевидения в значительной степени зависели от газовых, вакуумных и ламп накаливания, которые были громоздкими, хрупкими, неэффективными и — особенно для лазеров — дорогостоящими.

Исаму Акасаки (слева) и Хироши Амано демонстрируют синие светодиоды во время пресс-конференции в Университете Нагоя в Японии, около 2014 г. Фото: Kyodo/AP Научно-исследовательский институт в Токио, где он усердно работал с нитридом галлия задолго до того, как другие искатели источников синего цвета переключились на селенид цинка или другие материалы. Переехав в Нагойский университет, Акасаки и его ученик Хироси Амано в 1919 году вырастили первый высококачественный кристалл GaN.85, затем первый p-n переход и синий светодиод. Затем Шуджи Накамура из Nichia Corp. улучшил качество, эффективность и яркость GaN, создав белые светодиоды, а в 1996 году продемонстрировав первый синий диодный лазер.

Синий диодный лазер попал в заголовки газет и предложил решить проблему бытовой электроники путем сжатия фильма в формате Full HD на одном оптическом диске. Испытания прототипов проигрывателей синих дисков начались в 1998 году, но запуск HD-телевидения шел медленно, разгорелась битва за формат дисков, и в конце концов потребители предпочли потоковое видео проигрывателям Blu-ray.

Синие светодиоды работали намного лучше. Они появились, когда озабоченность по поводу использования энергии и изменения климата послужила толчком к более эффективному освещению. Nichia выпустила на рынок белые светодиоды в 1996 году. Япония запустила проект твердотельного освещения, и вскоре последовали Соединенные Штаты. В 1999 году Ассоциация развития оптоэлектронной промышленности прогнозировала, что к 2010 году светодиодные лампы будут производить 50 люменов света на ватт мощности; в 2012 году я установил такие светодиодные лампочки у себя дома и в офисе. Сегодня я могу купить четыре лампы с регулируемой яркостью, обеспечивающие 100 люменов на ватт менее чем за 6 долларов.

Современные светодиодные лампы имеют оттенки белого от теплого и красноватого до холодного и голубоватого. Боинг 787 Dreamliner и Международная космическая станция освещаются лампочками, запрограммированными на то, чтобы помочь людям работать или отдыхать. Умные лампочки Philips Hue со связью Bluetooth предлагают выбор из 16 миллионов цветов и 50 000 оттенков белого.

Если вы не обновляли свой экран или компьютер в течение нескольких лет, вы, вероятно, читаете эти слова на жидкокристаллическом дисплее с подсветкой белыми светодиодами. Если вы читаете на смартфоне или ноутбуке с экраном Retina, вы читаете при свете органических светодиодов, изготовленных из разных материалов. Светодиоды также освещают ваш телевизор либо в виде подсветки за жидкокристаллическим экраном, либо в виде массива микро-светодиодов GaN или OLED-экрана.

Светодиодное освещение окружает нас повсюду. От пригородных лужаек до автономных районов развивающихся стран ночное освещение обеспечивается белыми светодиодными лампами на солнечных батареях с аккумулятором. В уличном освещении все чаще используются светодиоды, питающиеся от сети, хотя некоторые первые городские последователи воспринимали тепло из-за резких бликов от плохо выбранных оттенков белого. Но теперь доступны лучшие цвета.

Признание пришло к Акасаки с опозданием, который называл себя «поздно расцветающим». Ему было 82 года, когда он получил медаль Эдисона IEEE, и 85, когда он вместе с Амано и Накумурой получил Нобелевскую премию по физике 2014 года, и он продемонстрировал это с почти эльфийской ухмылкой. Он дожил до того, как его изобретение осветило мир к тому времени, когда он умер от пневмонии в 9 лет.2 on 1 April 2021.

Статьи с вашего сайта

Вспоминая пионера светодиодов Ника Холоньяка – IEEE Spectrum ›

Похожие статьи в Интернете

Нобелевская премия | Popular Science ›
Изобретение синих светодиодов получило Нобелевскую премию по физике – BBC News ›
Как работают синие светодиоды и почему они заслуживают Нобелевской премии по физике … ›

Как работают синие светодиоды и почему они заслуживают Нобелевской премии по физике | НОВА

Ранним утром 7 октября 2014 года, когда большая часть Америки спала, члены Шведской академии наук собрались, чтобы решить, кому присудить Нобелевскую премию по физике. Нобелевский комитет часто признает великие открытия, такие как предсказание бозона Хиггса и наблюдение ускоряющегося расширения Вселенной. Таким образом, многие были удивлены, увидев, что премия 2014 года удостоилась очень практичного изобретения: синих светодиодов. Тем не менее, лауреаты этого года, Сюдзю Накамура, Исаму Акасаки и Хироси Амано, вполне заслуживают награды.

Получайте электронные письма о предстоящих программах NOVA и соответствующем контенте, а также рекомендуемые отчеты о текущих событиях через призму науки.

Почтовый индекс

Техническое достижение

Светодиоды являются одним из многих полезных побочных продуктов фундаментальной науки квантовой механики. В стандартной квантовой карикатуре электроны вращаются вокруг центра атомов, как планеты вокруг Солнца. (Планетарная модель не совсем точна, но у нее есть много хороших особенностей, которые помогают визуализировать то, что происходит в квантовой сфере.) Представьте себе простой атом с одним электроном. Согласно квантовой механике, электрон может двигаться по ряду дискретных орбит, как если бы единственная планета вокруг нашего Солнца могла находиться на орбите Меркурия, Венеры или любой из планет, но не где-то посередине. Электроны вблизи ядра имеют меньшую энергию, а те, что находятся дальше, имеют большую энергию.

Когда электрон переходит с высокоэнергетической орбиты на низкоэнергетическую, он излучает энергию в виде света. Цвет излучаемого света зависит от разницы энергий между старой и новой орбитами. Чем больше разница энергий, тем голубее свет.

С небольшими изменениями эти основные идеи также применимы к группам атомов, таким как те, из которых состоят молекулы и твердые материалы. Что подводит нас к светодиодам. Чтобы сделать светодиод, вы должны сплавить вместе два разных типа полупроводников, один с лишним электронами («n-тип»), а другой с дополнительным пространством для этих электронов («p-тип»). Когда на диод подается правильное напряжение, электроны могут двигаться и падать в дырки, высвобождая энергию. Ранние диоды выделяли мало энергии, поэтому они излучали инфракрасный свет. Чтобы создать диод, излучающий видимый свет, ученым пришлось расширить энергетический зазор. К началу 19В 70-х годах ученые открыли, как получать ярко-красный, желтый и зеленый свет, выбирая подходящие полупроводниковые материалы и разумно добавляя или «легируя» их примесями.

Но ученые изо всех сил пытались получить синий свет, для которого требуется очень большая энергетическая щель. Наконец, в 1994 году Сюдзи Накамура, тогда работавший в корпорации Nichia, разработал синие светодиоды высокой яркости с использованием нитрида индия-галлия (InGaN), смеси нитрида галлия и нитрида индия. Регулируя количество индия в полупроводнике, он настроил энергетическую щель для получения синего света.

Накамура был не первым, кто пытался использовать нитрид галлия для создания светодиодов, однако большинство физиков твердого тела той эпохи перешли к другим материалам. Во-первых, никто не знал, как подготовить поверхность, на которой могли бы расти кристаллы нитрида галлия, и, кроме того, никто не знал, как сделать слои GaN p-типа. Исаму Асаки и Хироши Амано показали, что это можно сделать, используя сапфир в качестве подложки, и в конечном итоге смогли создать необходимый p-слой материала. Совершенно случайно они также обнаружили, что сканирующий лучевой микроскоп увеличивает яркость света, излучаемого светодиодом.

Накамура вырастил собственные кристаллы GaN и разработал более простой метод изготовления слоев p-типа с использованием осторожного нагрева. Он также был первым, кто понял, почему электронный луч увеличивает светоотдачу светодиодов: он удалял водород, как и его собственная технология нагрева.

Современные синие светодиоды требуют более сложного подхода, включая изменение количества индия и галлия, хотя основная техника такая же, как у Накамуры. Начиная с сапфировой подложки, добавляются несколько чередующихся слоев нитрида галлия, некоторые из которых легированы индием, а другие легированы алюминием. Эти дополнительные элементы являются ключом к повышению эффективности и яркости синих светодиодов. Кроме того, с появлением алюминия стало возможным делать еще более синие светодиоды — даже ультрафиолетовые.

Самая большая польза для человечества

Чтобы понять, почему это, казалось бы, обыденное развитие событий заслуживает такого признания, нужно вернуться к завещанию Альфреда Нобеля, в котором он выделил начальный капитал для основания призов, носящих его имя. Когда брат Нобеля умер, французская газета по ошибке опубликовала некролог Альфреда. Альфред Нобель был в ужасе, увидев, что его называют «торговцем смертью» и человеком, «который разбогател, найдя способы убить больше людей быстрее, чем когда-либо прежде». Он решил восстановить свое наследие, завещав приз, который будет вручен «тем, кто… принес наибольшую пользу человечеству». Нобель хотел, чтобы его запомнили как человека, который помог сделать мир лучше.

Награда этого года явно соответствует всем требованиям. «Я действительно думаю, что Альфред Нобель был бы очень рад этой премии», — сказал Пер Делсинг, глава Нобелевского комитета по физике, объявляя о премии. «Это действительно изобретение, и оно действительно принесет пользу большинству людей».

Изобретение ярких синих светодиодов привело к возникновению совершенно новых отраслей промышленности. Теперь синие, красные и зеленые светодиоды можно комбинировать, чтобы получить белый или любой другой цвет. Эта разработка привела к созданию энергоэффективных экранов для сотовых телефонов, телевизоров, компьютеров, iPad и многих других электронных чудес современного мира.

Однако реальное влияние синих светодиодов выходит далеко за рамки наших радужных гаджетов. Сегодня светодиоды достаточно яркие, чтобы их можно было использовать в качестве источников света. Подобно тому, как оригинальная лампочка накаливания Томаса Эдисона произвела революцию в первые годы 20-х гг. ^й века, светодиоды готовы произвести революцию в 21 ^ул. .

Светодиоды теперь могут излучать гораздо больше света, используя гораздо меньше энергии, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы. Например, лампа накаливания может излучать около 16 люмен на ватт электроэнергии, а люминесцентная лампа — около 70 люмен на ватт. Для сравнения, современный белый светодиод может излучать 300 люмен на ватт, а это означает, что он потребляет всего около 5% мощности лампы накаливания. Учитывая, что около четверти электроэнергии в мире используется для производства света, изобретение эффективного освещения может иметь значительные экономические и экологические последствия, потенциально снижая выбросы парниковых газов, которые вызывают антропогенное глобальное потепление. В развивающихся странах яркие и эффективные светодиоды могут обеспечивать автономную солнечную энергию для домов, больниц и многого другого.

Нобелевская премия по физике этого года очень заслужена и отражает желанное наследие Альфреда Нобеля, заключающееся в признании открытий и разработок, которые принесли большую пользу человечеству.

Иди глубже
Выбор автора для дальнейшего чтения

Бокфизика: Основные цвета света – смешение цветов
Посмотрите, как синий, зеленый и красный свет объединяются, чтобы получить белый свет в этом видео.