Volkmar Dierolf och ett internationellt team demonstrerar möjligheten att ställa in färgen på en GaN LED genom att ändra tidssekvensen vid vilken driftströmmen tillförs enheten.

En ny teknik ― resultatet av ett internationellt samarbete mellan forskare från Lehigh University, West Chester University, Osaka University och University of Amsterdam ― kan bana väg för monolitisk integration för enkel färginställning av en glödlampa, enligt Volkmar Dierolf, Framstående professor och ordförande för Lehighs avdelning för fysik, som arbetade med projektet.

"Detta arbete kan göra det möjligt att ställa in mellan ljusa vita och bekvämare varmare färger i kommersiella lysdioder, säger Dierolf.

Teamet demonstrerade möjligheten att färgtunna Gallium Nitride (GaN) -baserade GaN-lysdioder helt enkelt genom att ändra tidssekvensen vid vilken driftströmmen tillhandahålls enheten. Ljusdioder eller lysdioder är halvledarenheter som avger ljus när en elektrisk ström passerar genom den. I synnerhet, tekniken är kompatibel med nuvarande lysdioder som är kärnan i kommersiell solid state LED -belysning.

Arbetet beskrivs i en artikel publicerad online i ACS Photonics kallas "Färginställbarhet i GaN-lysdioder baserade på manipulation av atomutsläpp under aktuell injektion." Huvudförfattaren, Brandon Mitchell, är en tidigare doktorand i Dierolfs lab och nu assisterande professor vid Institutionen för fysik och teknik vid West Chester University i Pennsylvania.

I dagens aktiva LED -skärmar, olika färger produceras av tre till fyra individuella lysdioder som placeras nära varandra och skapar de olika grundfärger som behövs för att producera hela färgspektrumet.

"Vi visar att detta kan uppnås med en enda LED, "säger Dierolf." Vi visar att det är möjligt att uppnå rött, gröna och blåa utsläpp som härrör från bara en GaN LED-struktur som använder dopning med en enda typ av sällsynta jordartsjoner, Europium (Eu). Med avsiktlig co-doping och energiöverföringsteknik, vi visar att alla tre primära färger kan avge på grund av utsläpp från två olika upphetsade tillstånd i samma EU ₃ ⁺ jon (~ 620 nm och ~ 545nm) blandat med nära bandkantemission från GaN centrerad vid ~ 430nm. Intensitetsförhållandena för dessa övergångar kan kontrolleras genom att välja de aktuella injektionsförhållandena, såsom injektionsströmtäthet och driftscykel under pulserad ströminjektion. "

Med andra ord, laget uppnådde färgjusterbarhet i en enda GaN-baserad lysdiod genom manipulering av utsläppsegenskaperna hos ett dopant av atomtyp.

Mitchell påpekade att "Huvudidén med detta arbete - den samtidiga aktiva exploateringen av flera upphetsade tillstånd av samma dopant - är inte begränsad till GaN:Eu -systemet, men är mer allmänt. De presenterade resultaten kan öppna upp ett helt nytt område för avstämbar färgemission från ett enda dopmedel i halvledare, som kan nås genom enkel injektionsströminställning. "

Enligt Dierolf, denna forskning kan gynna dem som letar efter mer bekvämt "varmare" vitt ljus från lysdioder.

"Det kan bana väg för monolitisk integration för enkel färginställning av en glödlampa, "tillägger Dierolf." Det skulle också vara fördelaktigt för mikro-LED-skärmar, eftersom det möjliggör högre pixeldensitet. "

Materialen som använts i tidigare forskning om färginställbara lysdioder möjliggjorde inte enkel integration med nuvarande LED -teknik, han lägger till. Detta arbete är kompatibelt med nuvarande GaN-baserade lysdioder som är kärnan i kommersiell solid state LED-belysning.