De vita lysdioder som vi anv盲nder i dag best氓r av en bl氓 lysdiod av materialet galliumnitrid. Ovanp氓 det finns ett filter av fosfor, som g枚r att ljuset blir vitare. Forskningen som m枚jliggjorde den h盲r sortens vita lysdioder bel枚nades med 2014 氓rs Nobelpris i fysik. Men en nackdel 盲r att dessa lysdioder ofta har ett bl氓tonat ljus, som kan upplevas som onaturligt.
鈥� Fosforn i traditionella vita lysdioder bryts med tiden ner av v盲rmen som alstras n盲r de lyser. Kiselkarbid d盲remot t氓l h枚g v盲rme, och ger en ber盲knad livstid av lysdioden p氓 minst 35 氓r. Dessutom beh枚vs inga s盲llsynta jordartsmetaller i lysdioder av kiselkarbid, s盲ger Mikael Syv盲j盲rvi, f枚rste forskningsingenj枚r vid Institutionen f枚r fysik, kemi och biologi, IFM.
LiU-forskare inom halvledarmaterialomr氓det, d盲ribland professor Rositsa Yakimova och Mikael Syv盲j盲rvi, ledde ett nordiskt projekt och utvecklade redan under 氓ren 2010鈥�2012 en grundteknik som patenterats f枚r att f氓 fram kiselkarbid som avger ljus. Forskningen bromsades sedan upp av brist p氓 finansiering tills ett uppf枚ljningsprojekt lett av bitr盲dande professorn Haiyan Ou vid Danmarks tekniska universitet, DTU, fick forskningsanslag 氓r 2015.
S枚kte vitt ljus utan f盲rgtoner
Nu presenterar teamet, med forskare fr氓n DTU, Meijo University i Japan och LiU, sitt senaste framsteg i en artikel i tidskriften Scientific Reports.
鈥� I det f枚rsta steget handlade det om att tillverka kiselkarbidmaterialet, och d氓 visade vi att det 盲r m枚jligt att g枚ra lysdioder med varmt vitt ljus. V氓rt m氓l i det h盲r andra steget var att f氓 fram ett rent vitt ljus utan f盲rgtoner, s盲ger Mikael Syv盲j盲rvi, som 盲r en av medf枚rfattarna till artikeln.
F枚r att f氓 varmt vitt ljus fr氓n kiselkarbid tills盲tter forskarna kv盲ve och bor p氓 ett kontrollerat s盲tt, s氓 kallad dopning. Kiselkarbid 盲r ett halvledarmaterial och dop盲mnena g枚r att elektroner r枚r sig mellan olika laddningar och avger ljus. Beroende p氓 vilket 盲mne som tills盲tts f氓r ljuset som kiselkarbiden avger olika ljus. LiU-forskarna har tidigare visat att dopning med kv盲ve och bor ger ett gl枚dlampsliknande ljus mellan gult och gr枚nt. En tillsats av kv盲ve och aluminium i ett andra lager kan ge ljus i det bl氓-gr枚na spannet och g枚ra ljuset rent vitt. Men det har av olika anledningar varit klurigt att f氓 det tillv盲gag氓ngss盲ttet att fungera bra. Forskarna har nu hittat ett alternativt s盲tt.
鈥� De danska forskarna har modifierat kiselkarbidens yta till en por枚s struktur som avger det bl氓-gr枚na ljuset. N盲r tekniken anv盲nds tillsammans med dopad kiselkarbid f氓r man en integrerad struktur som avger ett vitt ljus. Det 盲r f枚rsta g氓ngen det har gjorts en kombination av tv氓 tekniksteg f枚r att f氓 fram det vita ljuset utan f盲rgtoner, s盲ger Mikael Syv盲j盲rvi.
Kiselkarbiden i det nya samarbetet har vidareutvecklats av Valdas Jokubavicius, postdoktor vid IFM.
鈥� Det beh枚vs fortfarande flera 氓rs utveckling innan lysdioder baserade p氓 den h盲r tekniken kan komma ut p氓 marknaden. Men det 盲r j盲ttekul att det g氓r fram氓t. Det har kommit in fler forskare i det h盲r forskningsf盲ltet och intresserat sig f枚r m枚jligheten att g枚ra vita lysdioder av kiselkarbid, s盲ger Mikael Syv盲j盲rvi.
Artikeln: , Weifang Lu, Yiyu Ou, Elisabetta Maria Fiordaliso, Yoshimi Iwasa, Valdas Jokubavicius, Mikael Syv盲j盲rvi, Satoshi Kamiyama, Paul Michael Petersen and Haiyan Ou, Scientific Reports, 7, publicerad online 29 augusti 2017, doi: 10.1038/s41598-017-10771-7
