En una carta publicada en la revista ACS Photonics, los investigadores informaron sobre un método más elegante para fabricar LED ultravioleta profundo (UV-C)-de alta-calidad que consiste en depositar una película del nitruro de aluminio y galio de aleación semiconductora (AlGaN) sobre un sustrato de carburo de silicio (SiC) -- una desviación del sustrato de zafiro más utilizado.
Según Zollner, el uso de carburo de silicio como sustrato permite un crecimiento más eficiente y rentable-de material semiconductor UV-C de alta-calidad que el uso de zafiro. Esto, explicó, se debe a lo cerca que coinciden las estructuras atómicas de los materiales.
"Como regla general, cuanto más similares estructuralmente (en términos de estructura de cristal atómico) sean el sustrato y la película, más fácil será lograr una alta calidad del material", dijo. Cuanto mejor sea la calidad, mejor será la eficiencia y el rendimiento del LED. El zafiro es diferente estructuralmente, y producir material sin fallas ni desalineaciones a menudo requiere complicados pasos adicionales. El carburo de silicio no es una combinación perfecta, dijo Zollner, pero permite una alta calidad sin la necesidad de métodos adicionales costosos.
Además, el carburo de silicio es mucho menos costoso que el sustrato de nitruro de aluminio "ideal", lo que lo hace más fácil de producir en masa-, según Zollner.
La desinfección del agua de acción rápida-portátil fue una de las principales aplicaciones que los investigadores tenían en mente mientras desarrollaban su tecnología LED UV-C; La durabilidad, la confiabilidad y el factor de forma pequeño de los diodos cambiarían las reglas del juego en las áreas menos desarrolladas del mundo donde no se dispone de agua limpia.
La aparición de la pandemia de COVID-19 ha añadido otra dimensión. Mientras el mundo se apresura a encontrar vacunas, terapias y curas para la enfermedad, la desinfección, la descontaminación y el aislamiento son las pocas armas que tenemos para defendernos, y las soluciones deberán implementarse en todo el mundo. Además de UV-C para fines de saneamiento del agua, la luz UV-C podría integrarse en sistemas que se encienden cuando no hay nadie presente, dijo Zollner.
"Esto proporcionaría una forma conveniente y de bajo-costo,-libre de químicos para desinfectar los espacios públicos, minoristas, personales y médicos", dijo.
Sin embargo, por el momento, es un juego de paciencia, ya que Zollner y sus colegas esperan que pase la pandemia. La investigación en la Universidad de California en Santa Bárbara se ha reducido al mínimo para minimizar el contacto de persona-a-persona.
"Nuestros próximos pasos, una vez que se reanuden las actividades de investigación en UCSB, es continuar nuestro trabajo para mejorar nuestra plataforma AlGaN/SiC para producir los emisores de luz UV-C más eficientes del mundo", dijo.
Otros colaboradores de la investigación incluyen a Burhan K. SaifAddin (autor principal), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza y Feng Wu, todos de SSLEEC y/o del Departamento de Materiales en UC Santa Bárbara.
