LED Biru dan Nobel Fisika 2014

Memang benar LED bukanlah hal yang baru dalam dunia elektronika, bahkan sejak tahun 60-an LED generasi pertama telah diperkenalkan dan digunakan secara luas seperti untuk indikator power, seven segmen display, dsb. Lalu mengapa penemu LED biru yang telah mempublikasikan risetnya tersebut sejak tahun 99 (Jpn. J. Appl. Phys.38 3976 ), tiba-tiba setelah lebih dari satu dekade berlalu mendapat nobel fisika 2014? apa breaktrough dari teknologi tersebut? LED generasi awal memang cukup "mudah" diproduksi untuk menghasilkan warna merah, orange, kuning bahkan hijau dengan teknologi GaAs (Gallium Arsenide) dan bertahan sampai puluhan tahun. Namun secara teknis tidaklah mungkin pada waktu itu dengan material yang sama untuk menghasilkan warna biru, karena memang energi Band Gap dari material GaAs secara alami tidak mencukupi untuk menghasilkan warna biru. Nakamura et. al., dengan jeli mengambangkan material GaN yang memiliki energi Band Gap sekitar 3.4 eV, dimana cukup untuk menghasilkan recombinasi elektron-hole menjadi photon dengan warna biru bahkan ultra violet. Energi band gap tersebut dapat di-"fine-tune" menjadi nilai tertentu (kurang lebih) dengan meng-compound GaN dengan material lainnya seperti InN dan AlN. Mengapa penemu LED biru berbasis teknologi GaN layak mendapat nobel fisika 2014? karena dari penemuan ini berbagai aplikasi turunan dan ada kelanjutan teknologi yang terus berkembang. Yang paling nampak adalah peran LED biru yang dapat dimodifikasi dengan material lain seperti Phosphor atau ZnSe sehingga sebagian cahaya yang dihasilkan biru akan tersebar ke spektral yang lebarc lebar dengan panjang gelombang lebih tinggi, sehingga menghasilkan cahaya tampak (putih). Terobosan tersebut memungkinkan pengembangan cahaya penerangan ruang digantikan oleh teknologi berbasis LED. Aplikasi turunan lainnya adalah teknologi LED untuk display monitor seperti TV maupun display layar lebar. Pada dasarnya, TV atau display menghasilkan image dan warna karena tiap pixel menghasilkan warna yang dikombinasikan dari warna merah, hijau, dan biru (RGB), dengan ditemukannya LED biru, maka lengkap sudah "B" yang diharapkan untuk menyusun warna pada pixel monitor menggunakan LED. Sehingga teknologi CRT maupun LCD bisa ditinggalkan dimana dengan LED, power yang diperlukan akan lebih irit. Perkembangan solid state lighting memang cukup menjanjikan, untuk menggantikan teknologi pencahayaan sebelumnya dengan lifetime yang lebih panjang, hemat power, dan disebut ramah lingkungan karena dapat menghindari merkuri seperti pada lampu fluorescent. Secara alami, cahaya biru memang memiliki energi yang lebih tinggi daripada cahaya lain seperti merah atau hijau, apalagi dikhawatirkan apabila terdapat ekses spektrum ultra violet, tentu cukup mengkhawatirkan bagi kalangan pemerhati kesehatan mata. [caption id="attachment_327952" align="alignnone" width="507" caption="Perbandingan spektrum berbagai lampu"]

141275642349475744

[/caption] Cahaya biru diduga dapat menghambat hormon Melatonin yang dapat mengganggu kenyenyakan tidur (J. Clin. Endocrinol. Metab.90 (5): 2755–61). Sehingga untuk lighting terapis LED lighting masih menjadi isu yang dihindari. Sesungguhnya, teknologi LED biru/putih ini tergolong "uzur", dan sudah mengalami saturasi dalam perkembangannya. Beberapa penelitian terbaru berhasil menekan spektrum biru dan mengoptimalkan scatering photon di spektral putih dengan menambahkan partikel nano ZrO (Nanoscale 6 (10) p. 5378-83). Dan sudah banyak diketahui, teknologi organic light-emitting diode (OLED) juga sudah sangat matang diterapkan dalam telepon pintar generasi terbaru. Selain memungkinkan membuat display dalam temperatur ruang, OLED juga dapat difabrikasi dalam substrate plastik yang fleksible, seperti pada produk terbaru dari Samsung Galaxy Note 4 dan juga TV layar lebar OLED dengan bentuk yang melengkung sehingga menimbulkan kesan lebih nyata bagi pemirsanya.

Teknologi GaN untuk transistor juga berkembang cukup pesat baik untuk aplikasi frekuensi tinggi, temperatur tinggi, power device dimana karakteristik material berbasis GaN secara unik mampu menjawab kebutuhan teknologi yang terbatas pada material berbasis silikon.