LED: differenze tra le versioni

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[[File:Red led x5.jpg|thumb|Alcuni LED di colore [[rosso]].]]

Il '''diodo a emissione di luce''' ([[acronimo]] [[lingua inglese|inglese]]: '''LED'''; in [[Lingua inglese|inglese]]: '''''l'''ight-'''e'''mitting '''d'''iode'')<ref name="iupac">{{Cita web|lingua=en|url=http://goldbook.iupac.org/LT07414.html|titolo=IUPAC Gold Book, "light-emitting diode (LED)"}}</ref>, in [[elettronica]], indicaè un dispositivo [[optoelettronica|optoelettronico]] che sfrutta la capacità di alcuni materiali [[semiconduttori]] di produrre [[Fotone|fotoni]] attraverso un fenomeno di [[emissione spontanea]] quando attraversati da una [[corrente elettrica]].

Il materiale semiconduttore presenta due zone [[Drogaggio|drogate]] differentemente in modo da avere [[Portatore di carica|portatori di carica]] opposta, [[Elettrone|elettroni]] e [[Lacuna (fisica)|lacune]], i quali secondo i principi di funzionamento del [[diodo a giunzione]] si ricombinano emettendo energia sotto forma di fotoni. Il primo LED fu sviluppato nel [[1962]] da [[Nick Holonyak Jr.]]<ref>{{Cita web|lingua=en|url=http://web.mit.edu/invent/a-winners/a-holonyak.html|titolo=Winners' Circle: Nick Holonyak, Jr<!-- Titolo generato automaticamente -->|accesso=14 dicembre 2005|dataarchivio=20 gennaio 2013|urlarchivio=https://www.webcitation.org/6DnjsIly3?url=http://web.mit.edu/invent/a-winners/a-holonyak.html|urlmorto=sì}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://ece.illinois.edu/directory/profile/nholonya|titolo=Profilo personale di Nick Holonyak Jr.|editore=Università dell'Illinois|lingua=en}}</ref>. Nel 2014 è stato assegnato il [[premio Nobel per la fisica]] a [[Isamu Akasaki]] e [[Hiroshi Amano]] dell'[[Università di Nagoya]] e a [[Shūji Nakamura]] dell'[[Università della California, Santa Barbara]] per le ricerche sul LED a luce blu.

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Il primo LED blu-violetto fu realizzato con [[nitruro di gallio]] (GaN) dopato con [[magnesio]] all'[[Università di Stanford]] nel [[1972]] da Herb Maruska e Wally Rhines, dottorandi in scienza dei materiali e ingegneria.<ref>{{Cita web|url=http://spectrum.ieee.org/tech-talk/geek-life/history/rcas-forgotten-work-on-the-blue-led|titolo=Nobel Shocker: RCA Had the First Blue LED in 1972|editore=IEEE Spectrum|data=9 ottobre 2014|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita web|url=http://www.oregonlive.com/silicon-forest/index.ssf/2014/10/oregon_tech_ceo_says_nobel_pri.html|titolo=Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors|editore=The Oregonian|data=16 ottobre 2014|lingua=en}}</ref> L'anno precedente, un ex collega di Maruska, Jacques Pankive, assieme a Ed Miller, alla Radio Corporation of America, ottennero per la prima volta elettroluminescenza blu attraverso il nitruro di gallio però con drogaggio in [[zinco]]: da esso, poi, ottennero il primo diodo in nitruro di gallio a emettere luce verde.<ref>{{Cita libro|autore=E. Fred Schubert|anno=2006|titolo=Light-emitting diodes|url=https://archive.org/details/lightemittingdio00schu_0|edizione=2ª ed.|editore=Cambridge University Press|isbn=0-521-86538-7|pp=16–17|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita web|autore=H. Maruska|anno=2005|url=http://www.sslighting.net/news/features/maruska_blue_led_history.pdf|titolo=A Brief History of GaN Blue Light-Emitting Diodes|editore=LIGHTimes Online – LED Industry News|lingua=en|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120611224723/http://www.sslighting.net/news/features/maruska_blue_led_history.pdf |dataarchivio=11 giugno 2012}}</ref> Nel [[1974]], Maruska, Rhines e il professor David Stevenson ricevettero il brevetto per la loro invenzione.<ref>{{Cita brevetto|inventore=David Stevenson, Wally Rhines e Herb Maruska|titolo=Gallium nitride metal-semiconductor junction light emitting diode|numeropubblicazione=US3819974A|url=https://patents.google.com/patent/US3819974|datapriorità=12 marzo 1973|dataregistrazione=25 giugno 1974|lingua=en}}</ref> Negli anni settanta, non si riuscì a trovare un uso pratico per diodi in nitruro di gallio dopati con magnesio e la ricerca rallentò, per ritornare in auge decenni dopo con lo sviluppo di LED blu e [[Diodo laser|diodi laser]].

Nell'agosto [[1989]], la Cree fu la prima società a commercializzare LED blu in carburo di silicio, quindi con una [[banda proibita indiretta]] che però rende il dispositivo molto poco efficiente.<ref>{{Cita web|url=http://www.cree.com/about/milestones.asp|titolo=Major Business and Product Milestones|editore=Cree Inc.|accesso=3 agosto 2019|lingua=en|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110413031614/http://www.cree.com/about/milestones.asp |dataarchivio=13 aprile 2011}}</ref><ref>{{Cita web|titolo=History & Milestones|url=http://www.cree.com/About-Cree/History-and-Milestones|editore=Cree Inc.|accesso=3 agosto 2019|dataarchivio=16 febbraio 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170216121011/http://cree.com/About-Cree/History-and-Milestones|urlmorto=sì}}</ref> Sempre alla fine degli [[Anni 1980|anni ottanta]], dei traguardi chiave nella [[Fabbricazione dei dispositivi a semiconduttore|crescita epitassiale]] del nitruro di gallio con dopingdrogaggio di [[Accettore di elettroni|accettori]]<ref>{{Cita web|titolo=GaN-based blue light emitting device development by Akasaki and Amano|sito=Takeda Award 2002 Achievement Facts Sheet|editore=The Takeda Foundation|data=5 aprile 2002|url=http://www.takeda-foundation.jp/en/award/takeda/2002/fact/pdf/fact01.pdf|accesso=3 agosto 2019|lingua=en}}</ref> portarono i dispositivi optoelettronici nell'era moderna. Su queste basi, nel [[1991]] Theodore Moustakas, della [[Boston University]], ideò un metodo per la produzione di LED blu ad alta luminescenza attraverso un processo in due sole fasi, ottenendo un brevetto sei anni dopo.<ref>{{Cita brevetto|inventore=Theodore D. Moustakas|numerpubblicazione=US5686738A|titolo=Highly insulating monocrystalline gallium nitride thin films|datapriorità=18 marzo 1991|dataregistrazione=11 novembre 1997|assegnatario=[[Università di Boston]]|lingua=en|url=http://www.freepatentsonline.com/5686738.html}}</ref>

Nel [[1993]], con un processo di crescita simile a quello di Moustakas, [[Shūji Nakamura]], della [[Nichia]], realizzò a sua volta un LED blu ad alta luminescenza.<ref name="Nakamura">{{Cita pubblicazione|titolo=Candela-Class High-Brightness InGaN/AlGaN Double-Heterostructure Blue-Light-Emitting-Diodes|cognome=Nakamura|nome=S.|cognome2=Mukai|nome2=T.|cognome3=Senoh|nome3=M.|rivista=Appl. Phys. Lett.|anno=1994|volume=64|p=1687|bibcode=1994ApPhL..64.1687N|doi=10.1063/1.111832|numero=13|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita web|cognome=Nakamura|nome=Shuji|titolo=Development of the Blue Light-Emitting Diode|url=http://spie.org/x115688.xml|editore=SPIE Newsroom|accesso=28 settembre 2015|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita brevetto|inventore=Naruhito Iwasa, Takashi Mukai e Shuji Nakamura|numeropubblicazione=US5578839|titolo=Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device|assegnatario=[[Nichia]]|datapubblicazione=26 novembre 1996|datapriorità=20 novembre 1992|lingua=en|url=https://patents.google.com/patent/US5578839A/en?oq=US5578839}}</ref> Sia Moustakas che Nakamura ricevettero un brevetto e ciò generò confusione su chi fosse il vero inventore del LED blu in nitruro di gallio, infatti Moustakas scoprì il suo metodo per primo ma la sua registrazione all'ufficio brevetti fu successiva a quella di Nakamura. La possibilità di produrre su scala industriale LED blu aprì allo sviluppo di nuove tecnologie e applicazioni nei decenni successivi, tanto che Nakamura ricevette nel [[2006]] il [[premio Millennium Technology]]<ref>{{Cita web|url=https://www.news.ucsb.edu/2006/012148/2006-millennium-technology-prize|autore=Paul Desruisseaux|città=Santa Barbara (CA)|titolo=2006 Millennium technology prize awarded to UCSB's Shuji Nakamura|data=15 giugno 2006|accesso=3 agosto 2019|lingua=en|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20200309092844/https://www.news.ucsb.edu/2006/012148/2006-millennium-technology-prize|dataarchivio=9 marzo 2020|urlmorto=sì}}</ref> e nel [[2014]], assieme a [[Hiroshi Amano]] e [[Isamu Akasaki]], il [[premio Nobel per la fisica]].<ref name="NYT-20141007-DO">{{Cita news|cognome=Overbye|nome=Dennis|titolo=Nobel Prize in Physics|url=https://www.nytimes.com/2014/10/08/science/isamu-akasaki-hiroshi-amano-and-shuji-nakamura-awarded-the-nobel-prize-in-physics.html|data=7 ottobre 2014|pubblicazione=[[The New York Times]]|lingua=en}}</ref>

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I LED sono particolarmente interessanti per le loro caratteristiche di elevata [[efficienza luminosa]] A.U./A e di affidabilità

I primi LED ad alta efficienza furono studiati dall'ingegnere Alberto Barbieri presso i laboratori dell'[[università di [[Cardiff]] ([[Gran Bretagna|GB]]) nel [[1995]], caratterizzando le ottime proprietà per dispositivi in AlGaInP/GaAs con contatto trasparente di Indioindio e [[Stagno (elemento chimico)|Stagnostagno]] (ITO), {{Senza fonte|gettando così le basi per l'alta efficienza.}}

L'evoluzione dei materiali è stata quindi la chiave per ottenere sorgenti luminose che hanno le caratteristiche adatte a sostituire quasi tutte quelle ad oggi utilizzate.