게시 및 게시 날짜 : 2009/03/03

고바카라 사이트로 반도체에서 생성 된 빛을 추출하는 방법을 발견했습니다

-광 방출 다이오드와 같은 반도체 광학 장치의 바카라 사이트성의 예상한 개선

포인트

  • 작은 V 자형 그루브가 50%이상의 바카라 사이트로 공기로 방출되는 반도체에서 방출 현상을 발견했습니다
  • 매우 바카라 사이트적인 광 방출 메커니즘은 작은 그루브 모양으로 인한 소생의 간섭입니다
  • 광 방출 다이오드와 같은 다양한 반도체 광학 장치에 대한 예상 적용

요약

Nanotechnology Research Division, 바카라 커뮤니티 (Chairman Yoshikawa Hiroyuki) (hereinafter referred to as "AIST") Nanotechnology Research Division, Near-field Nanotechnology Research Group, Group Director Tokisaki Takashi, Ogura Mutsuro, Chief Researcher of the same research division, and Paris 프랑스 국립 과학 기술 센터의 나노 기술 연구소는 작은 V 자형 그루브를 갖는 기질에 형성된 반도체 재료로 생성되었습니다자발적 배출50%이상의 바카라 사이트로 공기로 방출 되며이 메커니즘의 메커니즘이 명확 해졌습니다

반도체 재료의 굴절률은 일반적으로 공기보다 높기 때문에 반도체와 공기 사이의 인터페이스에서 빛이 동일합니다Total Reflection현상이 발생할 수 있습니다 따라서, 반도체 재료에서 생성 된 자발적으로 방출 된 빛을 높은 바카라 사이트로 공기로 추출하는 것은 매우 어렵다 예를 들어, 정상적인 평평한 기판에 형성된 반도체 광 방출 물질은 총 빛의 방출량의 몇 % 만 공기로만 추출 될 수있다 이것은,조명 방출 다이오드와 같은 다양한 반도체 광학 장치의 발광 바카라 사이트의 개선을 방해하는 주요 요인입니다

이번에는 반도체 광 방출 물질이 작은 V 자형 그루브를 갖는 기질 상에 형성되었다 그루브의 모양을 제어함으로써, 50%이상의 바카라 사이트로 빛을 추출 하였다 발광 재료 내부에서 생성 된 자발적으로 방출 된 빛이 발광 재료의 표면에 완전히 반사됩니다Evanescent Light생산되고, 재료 표면은 V 자형 모양을 가지기 때문에, 다른 표면에서 생성 된 전파등은 서로를 방해하고,이를 공기 전파 광로 변환하며, 50%이상의 바카라 사이트로 공기로 방출됩니다 이 현상은 다양한 반도체 광학 장치, 특히 가벼운 방출 다이오드에 적용될 수 있으며, 이는 조명 및 디스플레이를위한 에너지 절약 광원으로 유망합니다

 

이 연구 결과는 2009 년 3 월 2 일 (미국 시간)에 발표되었습니다응용 물리학 편지디지털 버전에 게시 됨

시뮬레이션 결과 다이어그램
시뮬레이션 결과는 V 자형 모양의 평평한 상단에서 광 방출 층에서 빛이 바카라 사이트적으로 추출되는 방식을 보여주는 시뮬레이션 결과


개발의 사회적 배경

화합물 반도체를 사용한 고바카라 사이트 광 방출 다이오드 (LED)는 조명 및 디스플레이를위한 에너지 절약 광원으로서 많은 관심을 끌고 있으며, 다양한 국가에서는 대규모 사용을 촉진하기 위해 연구 및 개발이 수행되고 있습니다 LED의 광범위한 사용은 전 세계적으로 소비되는 전기 에너지의 약 10%를 감소시킬 것으로 예상됩니다

LED의 발광 바카라 사이트을 향상시키기 위해, 반도체 내부에서 생성 된 빛은 가능한 높은 바카라 사이트로 공기로 추출되어야한다 그러나, 반도체와 공기 사이의 계면에서 발생하는 총 반사 현상은 빛이 내부에 갇히기 쉽기 때문에 고바카라 사이트로 공기로 추출하기가 매우 어렵다 지금까지 다양한 가벼운 추출 기술이 개발되었지만 바카라 사이트성 및 제조 비용 측면에서 많은 과제가 남아 있습니다 LED의 대규모 스프레드로 인해 고바카라 사이트 저비용 광 추출 기술의 개발에 대한 강력한 수요가 있습니다

연구 기록

바카라 사이트는 미리 다양한 형태로 처리 된 기판에 반도체 나노 구조를 형성했으며,이를 사용하여 반도체 광학 장치의 연구 및 개발을 수행하고있다 또한이 회사는 프랑스의 국립 과학 기술 센터 인 파리 나노 과학 연구소 그룹과 협력하여 빛 배출 메커니즘을 명확히했습니다

또한,이 연구의 일부는 과학 촉진을위한 일본 협회의 지원으로 수행되었으며, 2007 년 과학 연구를위한 보조금 인-앤-앤-앤-가입자-매우 바카라 사이트적인 화합물 반도체 얇은 층 광 방출 다이오드의 개발

연구 컨텐츠

재료의 표면에서 총 반사가 발생할 때, 반사 표면 근처에만 존재하는 소생광이라고 불리는 특수한 빛이 생성되는 것으로 알려져있다 전도 조명은 일반적으로 파장보다 짧은 거리 동안 표면을 따라 이동할 때 외부 공기로 추출 할 수 없습니다 이번에, 나노 구조화 된 반도체 광 방출 물질이 작은 V 자형 그루브를 갖는 기판 상에 형성되었을 때, 두 전기 조명은 서로 방해하여 극도로 높은 바카라 사이트로 공기 중간 빛으로 변환하는 것으로 밝혀졌다

이번에 사용 된 샘플은 그림 1Metalorganic 증기 증착 방법를 사용하여 형성됩니다 v 자형 그루브 사이의 평평한 부분 아래에 GaasQuantum well레이어의 광 발광 특성 (그림 1의 빨간색 부분)Photoluminescence를 사용하여 평가할 때 방법, 평평한 표면의 폭 w를 1 µm 미만으로 좁히면 방출 강도가 갑자기 증가 할 수 있습니다 (그림 2) 또한, 데이터의 정량적 분석에 따르면 평평한 표면 폭이 약 05 µm 인 샘플의 경우 양자 우물에서 생성 된 빛의 50% 이상이 발광 재료로부터 공기로 방출되었다 이것은 평평한 기판을 사용하는 기존의 반도체 광 방출 물질보다 20 배 더 바카라 사이트적입니다

연구에 사용 된 샘플의 개략도
그림 1 연구에 사용 된 샘플의 개략도
그림 1의 샘플의 평평한 표면에 형성된 양자 우물의 발광 강도의 의존성의 그림
그림 2 : 그림 1에서 샘플의 평평한 표면에 형성된 양자 우물의 방출 강도의 의존성

또한, 상기 언급 된 발광 바카라 사이트 증가 현상의 메커니즘은 이론적 분석 및 발광 강도의 공간 분포 측정에 의해 명확 해졌다 그림 3은 양자에서 생성 된 빛이 시간이 지남에 따라 잘 전파되는 방법을 보여주는 시뮬레이션 결과를 보여줍니다 이 그림에서, 양자에서 생성 된 빛이 발광 재료의 경사면과 공기 (그림의 점선 녹색 선) 사이의 계면에 잘 도달 할 때, 두 개의 대칭적인 퇴치 조명 (그림의 노란색 화살표)이 전체 반사와 함께 생성되며,이 두 전파 조명은 정상의 평평한 표면을 향해 이동하고 정상의 평평한 표면과의 간섭으로 이동합니다 (흰색 화살표)

시뮬레이션 결과 다이어그램 간섭으로 인해 전파등을 공기 전파 조명으로 변환하는 과정을 보여주는 다이어그램
그림 3 시뮬레이션 결과는 간섭 (FS = Femtoseconds)으로 인해 전파등을 공기 전파 조명으로 변환하는 과정을 보여줍니다

미래 계획

앞으로, 우리는 반도체 광 방출 물질의 구조를 최적화함으로써 더 높은 광 추출 바카라 사이트을 달성하는 것을 목표로하며,이 현상을 활용하는 고바카라 사이트 반도체 광 방출 다이오드를 개발할 것입니다



터미널 설명

◆ 자발적 방출 빛
 
빛은 여행과 진동의 방향이 일관성이없고 일관성이없는 상태에 있습니다 대조적으로, 레이저 광은 강한 방향성을 가지며 완벽한 진동 방법을 갖는다[참조로 돌아 가기]
◆ 총 반사
 
빛이 낮은 굴절률을 갖는 재료로부터 높은 굴절률을 갖는 재료로 들어가면, 발생률은 다음과 같습니다θC= sin-1(n2/n1) (n1, n2재료의 굴절률입니다n1>n2)θC를 초과 할 때, 빛은 두 재료의 인터페이스를 통과하지 않으며 모두 높은 굴절률을 갖는 재료로 돌아갑니다[참조로 돌아 가기]
◆ 조명 방출 다이오드 (LED)
 
전기 에너지를 광학 에너지로 변환하는 반도체 장치 기본 구조는 P 형 반도체와 N 형 반도체 사이의 접합 구조이며, algaas, algainp 및 ingan과 같은 복합 반도체는 일반적으로 재료로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Evanescent Light
 
총 반사가 발생하면 빛이 조명이 재료 측면에서 짧은 굴절률을 갖는 현상이지만,이 발표에서는 빛이 약간 공기로 퍼지는 현상입니다 뉴턴이 처음 발견했습니다 일반적으로, 소생광은 재료의 인터페이스를 따라 만 전파되며, 그 강도는 인터페이스의 수직 방향에서 급격히 감소하며 파장보다 짧은 거리에서만 존재합니다 (아래 다이어그램 참조)[참조로 돌아 가기]
Evanescent Light 설명 다이어그램
◆ Metalorganic 증기 상 증착 방법
 
이것은 GA와 같은 반도체의 구성 요소를 포함하는 특수 가스가 석영 튜브에 쏟아지고 열이 분해되어 기판 상에 반도체의 박막 결정을 형성하는 기술입니다[참조로 돌아 가기]
◆ Quantum well
 
약 10 nm의 낮은 에너지 수준의 박막 결정이 고 에너지 수준의 두 가지 두꺼운 필름 결정 사이에 끼워지는 반도체 구조 두께가 약 10 nm 인 반도체 층을 양자 우물 층이라고합니다 이러한 구조에서, 전자와 구멍은 양자 우물 층에 모이는 경향이 있으며, 빛나는 바카라 사이트이 높다[참조로 돌아 가기]
◆ Photoluminescence
 
레이저 라이트로 샘플을 조사하고 전자 및 구멍의 쌍이 전자 및 구멍의 여기 쌍에 의해 재조합 될 때 생성 된 빛을 측정하고 분석하여 재료의 광학적 특성을 검사하는 평가 기술[참조로 돌아 가기]

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