Найден способ сделать светодиоды ярче

Российские и китайские физики усовершенствовали состав керамических материалов, используемых в белых светодиодах. Новая технология позволит создавать энергоэффективные и сверхъяркие светодиодные системы для фар, кинопроекторов, лазерных телевизоров и прожекторов.

Современные белые светодиоды энергоэффективны, компактны, долго служат и почти не вредят природе. Но ученые стремятся создать «идеальные» устройства, которые будут сочетать сверхъяркое свечение, регулируемую цветовую температуру натуральных оттенков, высокую цветопередачу и контрастность.

В люминофоров для «идеальных» светодиодов ученые предложили использовать керамический материал на основе оксида алюминия и иттрий-алюминиевого граната с небольшим количеством ионов трехвалентного церия. Диоды с такими керамиками-люминофорами генерируют яркий белый свет без видимого термического тушения. Однако до сих пор оставалось неизвестным, какое количество ионов трехвалентного церия обеспечивает максимальную «светимость».

Для проверки группа исследователей из Дальневосточного федерального университета, Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, Института химии ДВО РАН, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН с коллегами из Шанхайского института керамики и Университета Китайской академии наук изготовила серию керамик-люминофоров на основе оксида алюминия и иттрий-алюминиевого граната. Во все образцы ученые добавили разное количество ионов церия.

Оказалось, что чем больше их в составе, тем меньше эффективных центров люминесценции, которые и дают свет. Ученые объясняют это тем, что между близко расположенными ионами церия происходит перенос энергии без последующего излучения — они фактически «тушат» друг друга. Наилучшие же световые характеристики белые светодиоды имеют при концентрации церия всего 0,05–0,1 атомных процента. Вероятно, такие значения обеспечивают лучший баланс между скоростями поглощения и излучения энергии материалом.

В дальнейшем авторы планируют изучить влияние на свойства керамик так называемых красных ионов — гадолиния и празеодима. Эти ионы позволят изменить длину волны излучаемого света, еще больше повысив светопередачу и контрастность светодиодов.

• #Новые материалы