Ученые из Ливерпульского университета и Университета Стратклайда разработали новую технологию, позволяющую находить мельчайшие дефекты в кристаллических материалах. Этот метод поможет значительно повысить эффективность светодиодных ламп, экранов смартфонов и других оптоэлектронных устройств за счет выявления микроскопических дефектов, снижающих их производительность.
По данным Phys.org, светодиоды изготавливаются из нитрида галлия — материала, чья работа зависит от идеального расположения атомов внутри кристалла. При росте кристалла часто возникают дислокации — крошечные линейные дефекты структуры. Именно они нарушают регулярную структуру и снижают эффективность преобразования электричества в свет. До недавнего времени обнаружить их было крайне сложно.
Традиционно для этого использовалась просвечивающая электронная микроскопия. Подобный метод требует подготовки очень тонких образцов и позволяет изучать лишь крошечные участки материала, не давая общей картины состояния всего кристалла. В новом исследовании ученые применили комбинацию методов сканирующей электронной микроскопии, в частности дифракцию обратнорассеянных электронов (EBSD). Они объединили ее с уникальным расчетным методом, разработанным геофизиком Джоном Уилером.
Новый подход позволил исследователям впервые получить детальные изображения отдельных дислокаций в нитриде галлия, различая их типы (краевые, винтовые или смешанные), и делать это на гораздо больших площадях, чем позволяли старые методы.
«Возможность идентифицировать отдельные дислокации с помощью EBSD — важный шаг вперед. Эта методика помогает нам составить более четкое представление о том, как растут и деформируются кристаллы», — отмечает профессор Джон Уилер.
Хотя разработка направлена прежде всего на создание более эффективных светодиодов, технология универсальна. Она может применяться для изучения широкого спектра материалов — от искусственных минералов до природных горных пород, где наличие дефектов также играет ключевую роль в определении свойств вещества.
Ранее ученые создали микроскопические светодиоды, отличающиеся высокой эффективностью и точностью направления светового луча. Такие инновационные устройства вполне могут заменить традиционные лазеры в грядущих технологических разработках. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.