Recombinationsäteiden

Recombinationsäteiden ovat sähköisesti toimivia valonlähteitä, jotka perustuvat elektronien ja aukkojen radiatiiviseen rekombinaatioon. Kun nämä kannat yhdistyvät, energia vapautuu fotoneina. Tällaisia laitteita ovat erityisesti LEDit (valonlähtö), laser-diodes sekä orgaaniset valonlähteet (OLED), joissa luminoiva rekombinaatio on keskeisessä asemassa. Vain radiatiiviset kanavat tuottavat valoa, kun taas ei-radiatiiviset rekombinaatiot, kuten SRH- ja Auger-käytännöt, kuluttavat energiaa ilman valoa.

Periaate: Laitteeseen syötetään virta, jolloin elektronit ja aukot syntyvät ja liikkuvat rakenteen läpi. Recombinaation sattuessa fotoni emittoituu. Tehokkaimmissa recombinationsäteissä radiatiivinen rekombinaatio on todennäköisempää kuin ei-radiatiiviset kanavat. Materiaalit valitaan sen mukaan, että rekombinaatioennuste on mahdollisimman tehokas; yleisiä ovat III-V-yhdisteet (esim. GaAs, InP) sekä orgaaniset materiaalit OLED-tekniikassa.

Käyttökohteet: Valon tuottaminen on keskeistä sovelluksissa kuten yleisvalossa, valokennostacemyksen alustat sekä optiikassa käytettävät lähteet. LED- ja laser-diodeilla on laajat käyttökohteet valaistuksessa, signaalien siirrossa sekä kompaktissa fotoniikassa.

Mittarit ja suorituskyky: Keskeisiä mittareita ovat IQE (internal quantum efficiency) sekä EQE (external quantum efficiency), sekä kirkkaus ja energiatehokkuus (lm/W). Materiaalien laadulla ja rekombinaatiokanavien hallinnalla on suuri vaikutus.

Haasteet: Lämpöhäviöt, materiaaliviat sekä laitteen pitkän aikavälin vakaus voivat rajoittaa suorituskykyä. Kehitys keskittyy parempiin materiaaleihin, vähäisempiin ei-radiatiivisiin kanaviin sekä tehokkaampiin rakenteisiin.