Abren una vía hacia el desarrollo de fuentes de luz ultravioleta de alta eficiencia

Un equipo del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV) ha conseguido salvar los obstáculos que limitaban la eficiencia de fuentes de luz LED –libres de mercurio– en onda corta, cruciales para tareas de desinfección y purificación de aguas. Se trata de un sistema basado en nanohilos y materiales mejorados con indio y magnesio. El trabajo aparece publicado en la revista Nano Letters.

El desarrollo de fuentes de luz eficientes en la región del ultravioleta lejano (UV-C, longitud de onda corta no visible al ojo humano) es fundamental para facilitar tareas de desinfección, como la purificación del agua o la esterilización de instrumental médico, entre otras. En la actualidad, estas fuentes de luz están basadas en lámparas de mercurio, un contaminante del medio ambiente que es necesario reducir.

En paralelo a los estudios para el desarrollo del LED azul, que ha permitido obtener luz blanca de alta eficiencia y bajo coste (Premio Nobel de Física 2014), la comunidad científica persigue la obtención de fuentes de luz UV-C basadas en la tecnología LED, que tienen la ventaja de estar libres de mercurio, además de ser más pequeñas, versátiles y eficientes.

Sin embargo, conseguir un LED que emita con longitud de onda cada vez menor contaba, hasta ahora, con dos obstáculos importantes: por una parte, la mala calidad de los materiales obtenidos cuando tratan de integrarse con la tecnología del silicio; y por otra, la dificultad de incorporar impurezas al material en concentración suficientemente alta para mejorar sus propiedades y conseguir el correcto funcionamiento de los dispositivos.

Un equipo de investigación formado por el grupo POEMAS (Propiedades Optoelectrónicas de Materiales Avanzados y Superficies), del ICMUV-Universitat de València, en colaboración con la Universidad de Grenoble (Francia), acaban de dar solución a ambos problemas, tal como se refleja en el artículo Mg and In Codoped p-type AIN Nanowires for pn Junction Realization, publicado recientemente en la revista Nano Letters.

El trabajo muestra un material, prácticamente libre de defectos, en forma de nanohilos que crecen sobre un suelo de silicio, y consigue modificar sus propiedades gracias a la introducción en el material de átomos de magnesio e indio. “Para cambiar las propiedades de un material es necesario incorporar lo que en ciencia de semiconductores llamamos ‘impurezas’, y en este caso necesitábamos introducir magnesio en cantidades mayores a las que el material aceptaba”, explica Ana Cros, científica responsable del grupo POEMAS. “Finalmente hemos conseguido multiplicar por diez las impurezas gracias a la introducción de átomos de indio, que favorecen la incorporación del magnesio en el material”, concluye.

El resultado abre una nueva vía para el desarrollo de LED de alta eficiencia en el ultravioleta lejano, para el desarrollo de dispositivos de desinfección libres de mercurio, más compactos, más baratos y más versátiles. Esta investigación se enmarca en el proyecto EFIMAT (Materiales Avanzados para la Eficiencia Energética), financiado por la Generalitat Valenciana (PROMETEO2018/123).

Referencia:

Alexandra-Madalina Siladie, Gwénolé Jacopin, Ana Cros, Nuria Garro, Eric Robin, Damien Caliste, Pascal Pochet, Fabrice Donatini, Julien Pernot, and Bruno Daudin. Mg and In Codoped p-type AlN Nanowires for pn Junction Realization. Nano Letters Article ASAP. DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01394.

Fuente: UV

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