LEDs mais baratos: eliminado componente mais caro em sua fabricação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/07/2008

Reator no interior do qual foi foram depositadas as camadas de nitreto que formam o novo LED.
[Imagem: Purdue News Service photo/David Umberger]

Os LEDs deverão ser a fonte de iluminação do futuro em empresas e residências. Mesmo hoje, seu uso só não é maior porque eles ainda são caros em comparação com as lâmpadas incandescentes e fluorescentes compactas (PL).

LEDs de safira

Um dos principais elementos responsáveis por esse elevado custo é que os LEDs azuis e verdes são construídos sobre um cristal de safira. Agora, pesquisadores da Universidade de Purdue, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que substitui a safira pelo bem mais barato silício, largamente utilizado na indústria eletrônica.

O principal ingrediente de um LED, o material responsável pela emissão da luz, é o nitreto de gálio, que é depositado sobre um substrato de safira. Além do custo da própria safira, essa arquitetura exige a incorporação no LED de um coletor espelhado, para capturar a luz que normalmente se perderia.

Silício metalizado

Na nova técnica, os pesquisadores "metalizaram" um substrato de silício com uma camada reflexiva de nitreto de zircônio.

"Quando o LED emite luz, uma parte dela vai para baixo e outra vai para cima, e nós queremos que a luz que vai para baixo retorne para que não a percamos," explica o professor Timothy Sands, que coordenou o trabalho.

Cristalizando nitretos

Normalmente o nitreto de zircônio é muito instável na presença do silício, sofrendo reações químicas que alteram suas propriedades. Os pesquisadores resolveram o problema colocando uma camada isolante de nitreto de alumínio entre a base de silício e o nitreto de zircônio. É a primeira vez que se consegue construir um LED eficiente nessa arquitetura utilizando o silício como substrato.

Quanto são depositados sobre o silício, todos os três nitretos utilizados, de zircônio, de alumínio e de gálio, organizam-se em uma estrutura cristalina que combina com a estrutura do silício. Essa estruturação cristalina é essencial para que o LED funcione de forma eficiente.

Vantagens de custos e técnicas

Além da eliminação da safira, a técnica introduz um elemento adicional com grande potencial para reduzir ainda mais os custos: como ela utiliza o silício, a indústria poderá utilizar a técnica em larga escala, produzindo LEDs sobre grandes wafers de silício, o que não é possível quando se usa a safira. Quanto mais componentes são produzidos sobre uma única pastilha, mais barato se tornará cada componente individual.

Há também uma vantagem adicional em termos técnicos, porque o silício dissipa melhor o calor do que a safira. Ou seja, os LEDs, que já são conhecidos como lâmpadas frias, ficarão ainda mais frios, economizando energia e alcançando uma vida útil mais longa.

Os cientistas estimam que LEDs baseados na nova tecnologia poderão chegar ao mercado dentro de dois anos.

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