Tyypillisessä optoelektroniikan komponentissa, kuten LED-komponentissa, osa sähkövarauksesta kulkeutuu diffuusion vuoksi rakenteen lävitse, mikä heikentää laitteen hyötysuhdetta. Nyt tutkijat ovat onnistuneet kehittämään rakenteen, jossa tätä tavallisesti haitallista vuotovirtamekanismia käytetään hyväksi.
Ilmiötä tutkittiin ensin laskennallisesti, ja saatujen tulosten perusteella asia osoitettiin myös kokeellisesti. Vuoto- eli diffuusiovirralla viritetty LED-komponentti saatiin tuottamaan voimakasta sinistä valoa, mikä oli havaittavissa helposti paljain silmin.
Tämä on tiettävästi ensimmäinen kerta, kun diffuusiovirran hyödyntämistä on tutkittu ja lisäksi osoitettu sen toimivuus.
– Menetelmä yksinkertaistaa nanolankojen virransyöttöä, joten sillä on useita merkittäviä sovelluskohteita. Se helpottaa huomattavasti esimerkiksi nanolankojen käyttöä LED-valaisimissa. Muita sovelluskohteita on vaikkapa aurinkokennoissa ja tietoliikennetekniikassa, kertoo kokeellista osuutta johtanut tutkijatohtori Sami Suihkonen Aalto-yliopiston Micronovan tutkimusyksiköstä.
– Töitä kuitenkin riittää: hyötysuhde ja teho eivät ole vielä optimaalisella tasolla, mutta olemme vakuuttuneita, että saamme niitä parannettua.
Teoreettista työtä johtanut tutkija Jani Oksanen uskoo, että uudella menetelmällä voidaan ratkaista tulevaisuuden sähkökomponenttien rakentamisessa esiintyviä ongelmia:
– Nanolangoilla, suuren pinta-alan komponenteilla ja uusilla metallikalvoja hyödyntävillä rakenteilla on merkittävä rooli seuraavan sukupolven optoelektronisissa komponenteissa, joissa on korkea hyötysuhde.
Tutkimustuloksista on uutisoitu muun muassa puolijohdetekniikkaan erikoistuneissa lehdissä Semiconductor Today (semiconductor-today.com) ja Photonics Online (photonicsonline.com)
Tutkimusta rahoitetaan Aalto-yliopiston Energiatehokkuus -ohjelmasta.
Lisätietoja:
Tutkijatohtori Sami Suihkonen
sami.suihkonen@aalto.fi
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Mikro- ja nanotekniikan laitos
Tutkijatohtori Jani Oksanen
p. 050 512 4374
jani.oksanen@aalto.fi
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitos BECS
Kokeellisen tutkimuksen ryhmä (nano.aalto.fi)
Teoreettisen työn ryhmä (becs.aalto.fi)