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  • Lumière des LED à nanocristaux de silicium

    SiLED à traitement liquide :en modifiant la taille des nanocristaux de silicium, la couleur de la lumière émise peut être modifiée. Crédit :F. Maier-Flaig, KIT/LTI

    (Phys.org)—Les nanocristaux de silicium ont une taille de quelques nanomètres et possèdent un potentiel lumineux élevé. Les scientifiques du KIT et de l'Université de Toronto/Canada ont maintenant réussi à fabriquer des diodes électroluminescentes à base de silicium (SiLED). Ils sont exempts de métaux lourds et peuvent émettre de la lumière de différentes couleurs. L'équipe de chimistes, chercheurs en matériaux, nanoscientifiques, et experts opto-électroniques présente son développement dans le Lettres nano journal.

    Le silicium domine dans l'industrie de la microélectronique et du photovoltaïque, mais a longtemps été considéré comme inapproprié pour les diodes électroluminescentes. Cependant, ce n'est pas vrai pour les dimensions nanoscopiques :de minuscules nanocristaux de silicium peuvent produire de la lumière. Ces nanocristaux sont constitués de quelques centaines à milliers d'atomes et ont un potentiel considérable en tant qu'émetteurs de lumière très efficaces, comme l'ont démontré l'équipe du professeur Uli Lemmer et du professeur Annie K. Powell du KIT ainsi que le professeur Geoffrey A. Ozin de l'Université de Toronto. Dans un projet commun, les scientifiques ont maintenant réussi à fabriquer des diodes électroluminescentes très efficaces à partir de nanocristaux de silicium.

    Jusque là, la fabrication de diodes électroluminescentes au silicium a été limitée au domaine spectral rouge visible et au proche infrarouge. En ce qui concerne l'efficacité des diodes au silicium émettant de la lumière rouge, les chercheurs de Karlsruhe sont déjà les meilleurs au monde. "Fabrication contrôlée de diodes émettant une lumière multicolore, cependant, est une nouveauté absolument, " explique Florian Maier-Flaig, scientifique du Light Technology Institute (LTI) du KIT et doctorant de la Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP). Les scientifiques du KIT ajustent spécifiquement la couleur de la lumière émise par les diodes en séparant les nanoparticules en fonction de leur taille. "De plus, nos diodes électroluminescentes ont une stabilité à long terme surprenante qui n'a jamais été atteinte auparavant, " Rapporte Maier-Flaig. La durée de vie accrue des composants en fonctionnement est due à l'utilisation de nanoparticules d'une seule taille. Cela améliore la stabilité des composants sensibles à couche mince. Les courts-circuits dus à des particules surdimensionnées sont exclus.

    Le développement réalisé par les chercheurs de Karlsruhe et de Toronto se caractérise également par une homogénéité impressionnante des zones lumineuses. Les chercheurs du KIT font partie des rares équipes au monde à savoir fabriquer de tels dispositifs. « Avec les LED en silicium à traitement liquide qui peuvent potentiellement être produites sur de grandes surfaces ainsi qu'à faible coût, la communauté des nanoparticules entre sur un nouveau territoire, dont les potentiels associés peuvent difficilement être estimés aujourd'hui. Mais vraisemblablement, les manuels sur les composants semi-conducteurs doivent être réécrits, " dit Geoffrey A. Ozin, qui travaille actuellement en tant que chercheur distingué du KIT au Center for Functional Nanostructures (CFN) du KIT.

    Les SiLED ont également l'avantage de ne pas contenir de métaux lourds. Contrairement au séléniure de cadmium, sulfure de cadmium ou de plomb utilisé par d'autres groupes de chercheurs, le silicium utilisé par ce groupe pour les nanoparticules électroluminescentes n'est pas toxique. De plus, il est disponible à bas prix et très abondant sur terre. En raison de leurs nombreux avantages, les SiLED seront encore développées en coopération avec d'autres partenaires.


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