Los diodos emisores de luz (LED) basados en nitruro han ganado una atención significativa en aplicaciones científicas y técnicas en los últimos años debido a su capacidad para emitir en longitudes de onda extremadamente cortas, específicamente por debajo de los 240 nm. Este rango de emisión es crucial no solo para aplicaciones avanzadas de desinfección que son seguras para la piel, sino también para la detección precisa de gases tóxicos como el óxido de nitrógeno (NO), un componente común en los sistemas de escape de motores de combustión y plantas de energía.
El óxido de nitrógeno, con una línea de absorción aguda a 226 nm, representa un desafío particular en cuanto a monitorización ambiental. Tradicionalmente, esta detección se ha realizado utilizando fuentes de luz voluminosas y costosas basadas en lámparas de descarga de gas y filtros ópticos. Sin embargo, estos sistemas son generalmente poco prácticos debido a su tamaño, coste y complejidad operativa. Aquí es donde los LED ultravioleta (UV) pueden jugar un papel revolucionario, proporcionando una solución más compacta, fiable y eficiente desde el punto de vista energético.
Desarrollo de LED de 226 nm
En el último año, investigadores del Ferdinand Braun Institut han iniciado el desarrollo de LED que emiten a 226 nm, basándose en las optimizaciones realizadas previamente en LED de 233 nm. Este desarrollo implicó incrementar la fracción molar de Aluminio (Al) del 83 % al 87 % en la capa de contacto de n-AlGaN y ajustar las fracciones molares en los pozos cuánticos y las barreras de estos pozos. El desafío principal fue encontrar un equilibrio óptimo entre la conductividad y la transparencia para la luz emitida por la región activa de la capa de contacto.
Los estudios iniciales mostraron que tanto la potencia de emisión media como la vida útil de los LED disminuyen con el aumento de la fracción molar de Al en las barreras de los pozos cuánticos, es decir, con el aumento de la altura de la barrera. En experimentos subsiguientes, los LED con 226 nm que utilizaban la misma altura de barrera pero diferente número de pozos cuánticos mostraron que los de 9 pozos tenían una potencia de emisión media un 30 % inferior en comparación con los LED de 6 pozos. Sin embargo, la vida útil de los LED de 9 pozos aumentó significativamente, más de cinco veces.
Sobre la base de esta optimización, los LED de 226 nm ahora ofrecen una eficiencia cuántica externa máxima de 0,18 %, una potencia de emisión de 1,2 mW y un voltaje operativo de 9,6 V a 200 mA. Aunque la eficiencia actual sigue siendo baja, se espera que mejoras futuras en el número de pozos cuánticos y en la optimización de la capa de contacto de n-AlGaN, específicamente aumentando su transparencia, puedan mejorar significativamente tanto la eficiencia como la potencia de emisión de estos dispositivos.
El desarrollo de LED de nitruro para la emisión de luz en longitudes de onda específicas representa un avance prometedor en la tecnología de detección de gases y desinfección. A medida que se perfeccione esta tecnología, se anticipa que estos LED no solo se volverán más eficientes, sino también más accesibles para aplicaciones industriales y comerciales, transformando así el enfoque tradicional en la monitorización de gases y proporcionando una alternativa segura y eficaz para la desinfección.ç
Imagen de portada: Generada por Dall-E
