Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado un nuevo material de electrodo para aplicaciones de diodos emisores de luz (LED) de luz ultravioleta profunda (DUV).
Utilizando una técnica de deposición de vanguardia, los científicos formaron películas delgadas de una aleación de óxido de estaño y óxido de germanio con tantalio agregado, encontrando que exhiben una excelente conductividad eléctrica y una transparencia sin precedentes para la luz DUV. Los nuevos electrodos prometen tener un impacto en la industria, ya que las mismas longitudes de onda se utilizan para procesos de esterilización y la fabricación de microchips.
La luz ultravioleta profunda (DUV), con una longitud de onda de 200 a 300 nanómetros, tiene roles muy importantes que desempeñar en la industria y la sociedad. Puede ser utilizada para esterilizar agua y superficies inactivando bacterias y virus y para curar adhesivos que se endurecen al exponerse a la luz DUV. Además, es crucial para la fabricación de chips y dispositivos semiconductores más avanzados.
Con la adopción de la tecnología DUV cada vez más extendida, los científicos están interesados en desarrollar dispositivos LED de luz ultravioleta profunda, aprovechando la eficiencia energética, la escalabilidad y la compacidad sin igual de las fuentes de luz LED. Los LED cuentan con capas emisoras de luz de material encapsuladas entre un par de electrodos transparentes, que deben permitir que la luz pase y al mismo tiempo conducir electricidad. Aunque existen LED de este tipo, los materiales de electrodos existentes aún no combinan la conductividad con la transparencia óptima, ya que todavía absorben una parte significativa de la luz DUV.
Ahora, un equipo liderado por el profesor Yasushi Hirose de la Universidad Metropolitana de Tokio ha desarrollado un electrodo transparente de película delgada con una excelente conductividad que marca un hito para la luz ultravioleta profunda. Combinaron un ingrediente ampliamente utilizado de electrodos transparentes, óxido de estaño, y lo mezclaron con óxido de germanio, un material con una estructura cristalina similar pero mejor transparencia.
Estos dos materiales no suelen ser solubles entre sí, por lo que el equipo utilizó la deposición por láser pulsado, un método que permite depositar materiales insolubles juntos sin que se separen espontáneamente en regiones distintas. Mostraron que la transmisión de DUV (la proporción de luz que se deja pasar) mejora y mejora con más adición de óxido de germanio. Al agregar un poco de tantalio, también mejoraron la conductividad eléctrica de las películas.
Al optimizar la fórmulas , las películas que se produjeron mostraron una baja resistividad y una de las mejores transmisiones de luz DUV de todos los materiales de electrodo conocidos, incluido el material de electrodo transparente más común, el óxido de estaño de indio (ITO). Es importante destacar que lograron demostrar que las películas podían formarse sobre sustratos de nitruro de aluminio (AlN) utilizando una capa cristalina de óxido de estaño.
El nitruro de aluminio es un material clave en los LED UV profundos; la compatibilidad de las películas de óxido de germanio de estaño de tantalio (Ta:SGO) de nuevo diseño del equipo con AlN hace que su trabajo sea extremadamente prometedor para aplicaciones del mundo real en la próxima generación de fuentes de luz para la fabricación de chips, y más allá.
Créditos imagen de portada: “Deep Ultraviolet Transparent Electrode: Ta-Doped Rutile Sn1–xGexO2”
