Investigadores del IUMA en el estudio de tecnología GaN

Como se ha informado recientemente en los medios de comunicación, el premio Nobel de Física 2014 ha sido otorgado a los investigadores Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura por su “invención de los diodos emisores de luz azul eficiente, que ha permitido fuentes de luz blanca brillante y que ahorran energía”, según anunció el 7 de octubre la Real Academia Sueca de Ciencias.

Se da la circunstancia de que investigadores de la división de Tecnología Microelectrónica del IUMA de la ULPGC participan en el proyecto europeo AGATE, Development of Advanced GAllium Nitrides substrates and TEchnologies, donde se están desarrollando nuevas tecnologías basadas en el Nitruro de Galio, GaN, y para mejora de estos LEDs azules. Esta tecnología proporciona soluciones eficientes a muchas aplicaciones como componentes de potencia para un gran mercado emergente de vehículos híbridos y eléctricos, LED para iluminación eficiente, células solares y componentes para Radio Frecuencia. Este proyecto está enmarcado dentro del programa Horizonte 2020 en el que participan diez socios de cinco países diferentes, bajo la supervisión y coordinación de las empresas Soitec, ON Semiconductors y TopGaN, empresas que lideran el consorcio con un presupuesto total de 55 millones de euros entre 2014 y 2017.

El trabajo que lleva a cabo el grupo de investigadores del IUMA dentro del proyecto consiste en ayudar a optimizar los procesos tecnológicos y el desarrollo de las estructuras de los dispositivos basados en GaN mediante la simulación extensiva y la medida y análisis de las muestras de los prototipos procesados en las fábricas. Se busca aumentar el tamaño de las obleas de nitruro de galio hasta los 200 mm para abaratar los costes de estos LEDs azules y con ello el de los ledes de luz blanca. Esta línea de investigación del IUMA cuenta con ayudas del Ministerio de Economía y del Cabildo de Gran Canaria.

Un LED –acrónimo ya castellanizado con la palabra led- es un diodo emisor de luz. Es decir un  material semiconductor con dos terminales a los que se aplica una tensión para que pase gradualmente una corriente de electrones. Al cambiar la órbita del electrón en algunos átomos del material se libera la diferencia de energía orbital como un fotón, una partícula de luz. El color de la luz depende de ese salto de energía. Cuanto más grande el salto más azul es la luz. Es el efecto de electroluminiscencia, el material brilla. El salto de energía depende del material semiconductor. En 1962 se inventaron los primeros ledes para los que se usó como material arseniuro de galio, obteniéndose luz roja. Poco después se obtuvo luz verde. Pero la luz azul no llegó hasta 30 años después. Por estos ledes azules se ha otorgado el Premio Nobel. Fue muy difícil obtener ese gran salto de energía para generar luz azul. Se logró en 1992 con materiales de nitruro de galio, de difícil construcción y por tanto caros. Con la llegada del led azul y al  combinarlo o con amarillo o con ledes rojos y verdes, se obtiene luz blanca, y toda la gama del espectro visible. Con ello los ledes han inundado en avalancha el mercado llegando al hogar en forma de lámparas o de paneles de televisión, y a la vía pública en semáforos, luminarias o faros de vehículos. La eficiencia ha pasado del 7% de la bombilla incandescente a cerca del 100% del led, por lo que el consumo es extremadamente bajo. Los mismos dispositivos led con otra forma de construcción generan luz láser. Cada led tiene el tamaño de la punta de un alfiler y emite luz muy brillante, muchos lúmenes (300) por vatio aplicado.

Para más información contactar con Benito González Pérez.