История светодиодов. Светодиоды на основе карбида кремния (SiC)

То, что полупроводниковые структуры излучают свет, экспериментально доказали в начале XX в. В 1907 г. ученый Генри Джозеф Раунд решил проверить способность кристаллов карбида кремния (SiC), или, как в то время называли это вещество, карборунда, служить выпрямляющими твердотельными детекторами («кристаллическими детекторами»). Они применялись в качестве преобразователей радиочастотных сигналов в первых радиоприемниках.

Впервые работу кристаллических детекторов продемонстрировали в 1906 г. При работе с карборундом Раунд заметил свечение. Фактически этот момент и стал стартом истории светодиодов, которые теперь широко используются для изготовления LED-рекламы, информационных табло и т. д. Однако в то время не было точных методов определения свойств материалов, что не позволило объяснить физику процесса излучения света. Однако ученый немедленно сообщил о своих наблюдениях редакторам журнала «Электрический мир». Научная революция была запущена.

В 1928 г. Олег Владимирович Лосев обнародовал итоги своих исследований свечения выпрямляющих диодов на основе SiС, применяемых в качестве демодуляторов в радиосхемах. Лосев открыт эффект так называемого прямого преобразования энергии электрического тока в световую – электролюминесценцию. Тем не менее сила излучения и КПД светодиода на основе карбида кремния были настолько малы, что он был интересен только для науки. Пытаясь найти причину свечения, Лосев установил, что процесс появления и исчезновения света в диодах происходил очень быстро. Это открывало возможности для их использования в так называемых световых реле.

В 60-х годах были изобретены технологии получения карбидно-кремниевых пленок и изготовления на их основе полупроводниковых устройств. SiC-светодиоды были предками современных светодиодов голубого свечения, которые сегодня находят применение, например, при изготовлении стел для АЗС. Однако к началу 90-х годов светодиоды на основе SiC практически перестали выпускать, поскольку они обладали низкой эффективностью (свет с длиной волны всего 470 нм, КПД около 0,03 %).