Ny chans för lysdioder i kiselkarbid

2014 års Nobelpris satte allt ljus på de blå lysdioderna tillverkade i galliumnitrid med ett filter av fosfor för att ge oss det vita ljuset. Men det finns fler material som kan släppa ifrån sig vitt ljus, ett sådant är kiselkarbid.

Brist på pengar sinkade forskningen

LiU:s forskare i halvledarmaterial, professor Rositsa Yakimova och docent Mikael Syväjärvi med flera, var tidigt ute och publicerade åren 2010-2012 en rad artiklar såväl om kiselkarbid som om dess förmåga att släppa ifrån sig ljus.

Men därefter stannade forskningen upp av i brist på pengar, kraften ägnade forskarna istället åt kubisk kiselkarbid för solceller och grafen.

- Men vi gav inte upp de vita lysdioderna. Vi sålde vår patenterade metod att tillverka kiselkarbid till ett japanskt företag som ville utveckla vita lysdioder. Tekniken befinner sig dock på utvecklingsstadiet, det finns en del kvar att reda ut, berättar Mikael Syväjärvi. De danska pengarna innebär en öppning.
Foto: Mikael Syväjärvi
- Vi är en grupp forskare från DTU, KTH, universitetet i Erlangen och här på LiU som länge arbetat tillsammans i lite olika konstellationer. Fler partners kopplas på beroende på vilket projekt det handlar om, i det här fallet finns det exempelvis danska industriella partner med i projektet också, säger Mikael Syväjärvi.

En lysdiod ska demonstreras

Projektet drivs av biträdande professorn i fotonik vid DTU, Haiyan Ou. Det ska pågå i 3,5 år, inräknat hösten 2015, och i slutänden ska en vit lysdiod kunna demonstreras. Inom projektet finns även konkreta mål för introduktion på marknaden.

- Danskarna är duktiga på själva lysdiodstekniken och vi är tillbaka till forskningsspåret för att utveckla materialet. Det är superspännande eftersom det finns få publiceringar inom det här området och vi får bryta helt ny mark, säger Mikael Syväjärvi.

Kiselkarbiden tillverkas här på LiU i en patenterad process och forskarna har sedan tidigare visat hur de genom att dopa materialet med kväve och bor får fram ett gult ljust. Dopar de istället kiselkarbiden med kväve och aluminium uppstår ett blått ljus. Tillsammans ger de ett rent vitt ljus. Det går även att få fram ett antal vita nyanser mellan gult och blått.

- Det gula ljuset har vi full koll på, men det blå behöver vi utveckla vidare.

Komplement till galliumnitrid

Lysdioderna i kiselkarbid blir ett komplement till de lysdioder i galliumnitrid som i dag finns på marknaden. De är exempelvis inte alls lika känsliga för värme, det behövs inga jordartsmetaller och de har en betydligt längre livslängd, uppemot 35 år räknar forskarna med.

- Även en av de japanska Nobelpristagarna är med och utvecklar lysdioden från kiselkarbid. Det är inte en fråga om de nya vita lysdioderna kommer, utan när. Det finns både stora energivinster och goda affärer i den här tekniken, konstaterar Mikael Syväjärvi.

- Och för min del spelar det ingen roll om ett japanskt företag eller ett danskt tillverkar lysdioderna, det viktiga är att vår teknik kan vara till nytta och bidra till att minska världens energiförbrukning.

Relaterade länkar

Avdelningen för halvledarmaterial, forskning kring kiselkarbid (eng)

Nobelt ljus spar energi, LiU:s forskningswebb, januari 2015 

 

Bilder:

I labbet: Valdas Jokubavicius är doktorand och utvecklar processerna för att framställa fluorescerande kiselkarbid och kubisk kiselkarbid.

lysdioderna: Den tidigare forskningen visade att kiselkarbid verkligen kan avge ljus vid rumstemperatur, här demonstrerat av två ultravioletta ljusdioder som exciterar ljus från kiselkarbid som dopats med kväve och bor.