NHẬT BẢN – Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Nagoya (Nagoya University) đã tìm ra cách làm cho đèn LED sáng hơn trong khi vẫn duy trì hiệu suất. Những phát hiện nghiên cứu có thể giúp giảm chi phí và tác động đến môi trường của ngành sản xuất đèn LED, đồng thời cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng như truyền thông bằng ánh sáng khả kiến (nhìn thấy được) ​​và kính thực tế ảo (VR – virtual reality).

Ông Markus Pristovsek, nhà nghiên cứu chính, đã chia sẻ rằng: “Điều sáng tạo của nghiên cứu này là việc hiểu rõ hơn về tác động của phân cực, một đặc tính nội tại của cấu trúc lớp gali nitride/ indi gali nitride (GaN/ InGaN) cần thiết cho quá trình tạo ra ánh sáng”.

Đèn LED InGaN có hiệu suất cao, mặc dù chúng thường hoạt động ở mức công suất thấp. Để có được ánh sáng mạnh hơn, cần phải tăng công suất của chúng. Tuy nhiên, việc tăng công suất cho đèn LED sẽ làm giảm hiệu suất của đèn, một hiện tượng được gọi là hiệu suất giảm. Một cách để khắc phục hiệu suất giảm là tăng diện tích của đèn LED, cho nhiều ánh sáng hơn nhưng cũng cần một con chip lớn hơn. Do đó, có ít đèn LED hơn có nguồn gốc từ wafer – một tấm vật liệu bán dẫn mỏng và phẳng từ InGaN dùng làm đế để chế tạo các thiết bị LED. Kết quả là chi phí sản xuất cao hơn và gây tác động lớn hơn đến môi trường.

Các nhà nghiên cứu có thể giảm độ sụt hiệu suất bằng cách nghiêng các lớp InGaN và cắt wafer theo các hướng khác nhau, làm thay đổi các đặc tính của tinh thể thu được. Đặc tính quan trọng nhất bị thay đổi theo cách này là ‘phân cực’. Mặc dù các hướng nghiêng với độ phân cực thấp đã được nghiên cứu trong nhiều năm, đèn LED InGaN được tạo ra bằng cách phương pháp này đã cho hiệu suất ít hơn một nửa so với đèn LED phân cực cao tiêu chuẩn.

Một con chip LED bên dưới hệ thống bản đồ phát quang

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nagoya phát hiện ra rằng, phân cực thấp hơn chỉ hữu ích nếu nó chỉ theo cùng hướng với đèn LED tiêu chuẩn. Sử dụng những phát hiện của mình, họ đã phát triển đèn LED trên một chất nền sapphire chi phí thấp theo hướng 10-13 (một hướng có phân cực thấp hơn nhưng theo hướng tương tự như đèn LED tiêu chuẩn); các đèn LED này cho thấy hiệu suất cao hơn ở công suất cao hơn.

Những phát hiện này gợi ý những cách sáng tạo để các nhà sản xuất phát triển công nghệ LED thế hệ tiếp theo, chẳng hạn như màn hình micro-LED (1) hiệu quả hơn và sáng hơn cho các thiết bị di động và TV màn hình lớn. Khả năng mật độ dòng điện cao hơn có thể cho phép các ứng dụng mới trong chiếu sáng công nghiệp ô tô và chuyên dụng, trong khi tốc độ chuyển mạch nhanh hơn cho ứng dụng trong công nghệ truyền thông ánh sáng khả kiến ​​và kính VR.
(1) MicroLED (micro-LED, mLED hoặc μLED): là công nghệ hiển thị màn hình phẳng mới nổi bao gồm các dãy đèn LED cực nhỏ tạo thành các phần tử pixel riêng lẻ.

Ông Markus Pristovsek đã chia sẻ: “Nghiên cứu trong tương lai khó có thể tìm ra hướng tốt hơn, đặc biệt là trên các chất nền sapphire tiết kiệm chi phí, vì chỉ có hai hướng nghiêng có thể phù hợp với nó. Tuy nhiên, có những cách khác để tạo ra đèn LED với ít khiếm khuyết hơn trên sapphire và thậm chí có thể là silicon. Nhưng cho đến nay, các hướng khác trên sapphire hoặc silicon lại chưa đạt yêu cầu, vì chúng thô ráp làm tăng lượng phân cực hoặc chúng có dấu phân cực sai”.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Laser & Photonics Review.

Để xem các tin bài khác về “Đèn led”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online