Bahan baru berjanji untuk mengurangi biaya pembuatan LED di kali

Analisis ketahanan korosi berbagai bahan dilakukan dalam larutan amonia superkritis. Di sebelah kiri adalah kristal safir sebelum percobaan. Di tengah adalah reaksi korosif terhadap larutan amonium-natrium superkritis. Ternyata - gambar di sebelah kanan - di bawah pengaruh amonium klorida, silikon karbida tetap stabil.

Seperti yang Anda ketahui, reaktor terlibat dalam produksi LED , untuk pembuatan yang, menurut para peneliti, ada bahan yang lebih cocok.

Saat ini, banyak metode baru untuk memproduksi gallium nitride (GaN), yang diperlukan untuk produksi LED, telah muncul. Salah satu metode yang paling menjanjikan (ammonotermal) melibatkan keberadaan reaktor yang diisi dengan amonia cair. Sebenarnya, ini adalah algoritma hidrotermal yang sama yang digunakan untuk menghasilkan kuarsa, di mana amonia digunakan sebagai pengganti air.

Namun demikian, suhu tinggi di dalam reaktor ammonotermal dikombinasikan dengan tekanan 2.500 kali lebih tinggi daripada tekanan atmosfer, serta korosi yang disebabkan oleh solusi superkritis, tidak berarti memperkuat struktur ruang reaktor, yang berarti bahwa efisiensi produksi bahan untuk LED dipertanyakan. Mencoba mencari solusi untuk masalah ini, rekan penelitian pascadoktoral Sami Suikonen, seorang peneliti di Universitas Aalto, Siddha Pimputkar, seorang peneliti di Universitas California, Santa Barbara, yang dipimpin oleh pemenang Hadiah Nobel dalam bidang fisika Shuji Nakamura secara sistematis menganalisis reaksi dari 35 logam, 2 metaloid dan 17 bahan keramik menjadi tiga komposisi cairan superkritis yang berbeda dipanaskan hingga 572 derajat Celcius.

Seperti yang dicatat oleh Sami Suikonen, "ketika menggunakan metode ammonotermal, energi di dalam reaktor setara dengan kekuatan pemeriksa dinamit, dan oleh karena itu kondisinya sulit disebut aman."

Paduan nikel dan kromium yang digunakan dalam reaktor tidak menanggapi larutan amonia superkritis yang biasa, tetapi rentan terhadap campuran yang diperlukan untuk produksi GaN. Ini tentang menambahkan amonium klorida atau natrium. Penelitian telah menunjukkan bahwa vanadium, niobium, dan tungsten karbida stabil di ketiga solusi superkritis. Namun, untuk penggunaan praktis, jauh lebih penting untuk menemukan bahan yang cocok untuk lingkungan kimia tertentu. Untuk larutan ammonium-sodium, ini adalah perak; dalam kasus ammonium klorida, silikon nitrida dan logam mulia menunjukkan hasil yang jauh lebih mengesankan.

Penggunaan bahan berkualitas tinggi dalam elektronika daya

Menurut Suikonen, untuk mengganti paduan nikel dan kromium dalam struktur reaktor dengan bahan lain, proses produksi harus sepenuhnya direvisi. Selain itu, reaktor yang ditingkatkan akan memungkinkan untuk memperoleh gallium nitride berkualitas lebih tinggi, yang akan mengurangi jumlah cacat kristal, dan, oleh karena itu, akan menjamin pembuatan LED yang lebih baik dengan biaya lebih sedikit.

LED baru akan memberikan pencahayaan yang lebih intens per unit area. Menurut perhitungan Suikonen, karena biaya produk ini secara langsung tergantung pada area cakupan, penggunaan bahan berkualitas tinggi dapat secara signifikan mengurangi harga LED. Selain itu, LED canggih tidak terlalu panas, yaitu, akan memungkinkan untuk menghemat pemasangan elemen pendingin besar, yang lagi-lagi akan mempengaruhi biaya. Ya, dan ukuran LED, dan dengan mereka perangkat pencahayaan yang sesuai, akan jelas berkurang.

Selain menggunakannya untuk penerangan yang ekonomis, model canggih dari elemen-elemen ini juga dapat digunakan dalam elektronika daya, yang cakupannya, antara lain, meluas hingga menyediakan energi untuk kendaraan listrik, pasokan listrik, dan konverter.

Baru-baru ini, hasil Studi Stabilitas bahan dalam larutan amonia superkritis diterbitkan dalam The Journal of Supercritical Fluids.

Melalui sciencedaily

Source: https://habr.com/ru/post/id387273/