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LED nanofils
Des chercheurs d'IBM Research à Yorktown Heights, NY, ont démontré une nouvelle façon de convertir l'électricité en lumière dans des dispositifs électroluminescents (DEL) à base de nanofils. Les LED à nanofils pourraient éventuellement être utilisées pour les télécommunications et pour des communications plus rapides entre les appareils sur micropuces. L'approche pourrait également ouvrir la voie à un nouveau type d'affichage lumineux et efficace.
LED microscopique : Un fin nanofil de nitrure d'indium s'étend sur deux électrodes. Lorsqu'un courant est appliqué, il émet une lumière infrarouge.
Les chercheurs ont construit une LED ressemblant à un transistor qui se compose d'un nanofil de nitrure d'indium tendu entre deux électrodes au-dessus d'un substrat de silicium. Le nanofil mesure environ 100 nanomètres de large et s'étend sur une distance inférieure à 10 micromètres. Lorsque les chercheurs appliquent un courant au nanofil, celui-ci émet de la lumière. Alors que des nanofils émettant de la lumière ont été fabriqués auparavant, les nouveaux dispositifs reposent sur différents mécanismes physiques plus simples ; en conséquence, la LED nanofil pourrait être plus efficace et avoir des performances améliorées. De plus, l'appareil réussit à émettre de la lumière infrarouge, ce qui a été particulièrement difficile à faire pour les nanofils, explique Phaédon Avoris , l'un des chercheurs d'IBM.
En règle générale, la lumière dans les LED est produite en injectant à la fois des électrons et leurs homologues positifs, des trous, dans un matériau actif, où ils se combinent et émettent de la lumière. Avec les nouveaux appareils, les chercheurs n'ont qu'à injecter des électrons ; ceux-ci provoquent la formation locale d'électrons et de trous, à l'intérieur des nanofils. Le mécanisme pourrait être plus efficace car un seul électron peut être utilisé pour générer plus d'une paire électron-trou. De plus, les chercheurs ont démontré que les nanofils peuvent produire une émission lumineuse plus intense que les autres LED.
La petite taille des nanofils et leur compatibilité avec le silicium les rendent attrayants pour l'intégration sur des puces, selon Eugène Fitzgerald , professeur de science et d'ingénierie des matériaux au MIT. Les nanofils émettent également de la lumière infrarouge, ce qui les rend idéaux pour les télécommunications par fibre optique et pour les communications optiques entre les appareils sur puces qui pourraient aider à accélérer considérablement les ordinateurs.
Les LED à nanofils étendent la gamme de couleurs pouvant être émises par les matériaux à base de nitrure, explique Fitzgerald. Les matériaux nitrurés sont à la base des lasers bleus des lecteurs DVD haute définition, dit-il, et ils ont également été utiles pour émettre de la lumière verte. Si les nanofils peuvent être réglés pour émettre de la lumière rouge, comme cela semble probable, alors les LED rouges, vertes et bleues pourraient toutes être créées avec des variations du même matériau, ce qui permet de les fabriquer toutes sur le même substrat. Finalement, il sera peut-être possible d'organiser ces LED dans les pixels des écrans couleur qui sont plus lumineux, plus efficaces et plus beaux que les écrans LCD à écran plat d'aujourd'hui, dit Fitzgerald.
Non seulement les fils émettaient de la lumière infrarouge, mais ils montraient également une capacité particulière à émettre une lumière plus intense lorsque les températures augmentaient ; ordinairement, à des températures élevées, l'émission de lumière diminue ou s'arrête. Cela pourrait conduire à des LED capables de résister à des températures élevées, une propriété qui pourrait être utile pour certaines applications militaires, explique Avouris.
Les nouveaux mécanismes physiques sous-jacents à la capacité des nanofils de nitrure d'indium à émettre de la lumière pourraient avoir des implications plus larges pour la recherche sur les nanofils. Si le mécanisme utilisé ici fonctionne dans d'autres matériaux, il pourrait augmenter le nombre de matériaux pouvant être utilisés pour créer des LED, dit Fitzgerald. Cela pourrait rendre les LED moins chères et donner aux chercheurs une bien plus grande polyvalence dans la création de dispositifs aux performances améliorées.