Luminiscencia negativa

La luminiscencia negativa es un fenómeno físico por el cual un dispositivo electrónico emite menos radiación térmica cuando se le aplica corriente eléctrica que cuando se encuentra en equilibrio térmico (sin corriente). Visto con una cámara térmica , un dispositivo con luminiscencia negativa en funcionamiento se ve más frío que su entorno.

La luminiscencia negativa se observa con mayor facilidad en semiconductores . La radiación infrarroja incidente es absorbida por el material mediante la creación de un par electrón-hueco . Se utiliza un campo eléctrico para eliminar los electrones y huecos de la región antes de que puedan recombinarse y reemitir radiación térmica. Este efecto se produce con mayor eficacia en regiones de baja densidad de portadores de carga.

También se ha observado luminiscencia negativa en semiconductores sometidos a campos eléctricos y magnéticos ortogonales. En este caso, no es necesaria la unión de un diodo y el efecto puede observarse en el material a granel. Un término que se ha aplicado a este tipo de luminiscencia negativa es luminiscencia galvanomagnética .

La luminiscencia negativa podría parecer una violación de la ley de radiación térmica de Kirchhoff . Esto no es cierto, ya que la ley solo se aplica en equilibrio térmico .

Otro término que se ha utilizado para describir los dispositivos luminiscentes negativos es " interruptor de emisividad ", ya que una corriente eléctrica cambia la emisividad efectiva.

Este efecto fue observado por primera vez por físicos rusos en la década de 1960 en el Instituto Fisicotécnico AFIoffe, Leningrado, Rusia. Posteriormente, fue estudiado en semiconductores como el antimoniuro de indio (InSb), el germanio (Ge) y el arseniuro de indio (InAs) por investigadores en Alemania Occidental , Ucrania (Instituto de Física de Semiconductores, Kiev ), Japón ( Universidad de Chiba ) y Estados Unidos. Fue observado por primera vez en el infrarrojo medio ( longitud de onda de 3-5 μm ) en las estructuras de diodo más convenientes en diodos de heteroestructura de InSb por investigadores de la Agencia de Investigación de Defensa , Great Malvern , Reino Unido (ahora QinetiQ ). Estos investigadores británicos demostraron más tarde la luminiscencia negativa en la banda LWIR (8-12 μm) utilizando diodos de telururo de mercurio y cadmio . 

Posteriormente, el Laboratorio de Investigación Naval de Washington , D.C. , comenzó a trabajar en la luminiscencia negativa del telururo de mercurio y cadmio (HgCdTe). Desde entonces, este fenómeno ha sido observado por varios grupos universitarios de todo el mundo.

• Aplicaciones de la luminiscencia negativa , T. Ashley, CT Elliott , NT Gordon, TJ Phillips y RS Hall, Infrared Physics & Technology, Vol. 38, Núm. 3, Páginas 145-151 (1997) doi : 10.1016/S1350-4495(96)00038-2
• Luminiscencia negativa y sus aplicaciones , CT Elliott, Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 359 (1780) pp.  567–579 (2001) doi : 10.1098/rsta.2000.0743
• Luminiscencia galvanomagnética del antimoniuro de indio , P. Berdahl y L. Shaffer, Applied Physics Letters vol. 47, núm. 12, págs.  1330–1332 (1985) doi : 10.1063/1.96270
• Luminiscencia negativa de semiconductores , P. Berdahl, V. Malyutenko y T. Morimoto, Infrared Physics (ISSN 0020-0891), vol. 29, 1989, págs.  667-672 (1989) doi : 10.1016/0020-0891(89)90107-3

• Patente estadounidense 6,091,069 , Ashley et al., 18 de julio de 2000, Sistema óptico infrarrojo (escudo frío)

• “Luminiscencia negativa de diodos basados ​​en InAsSbP en el rango de 4,0 a 5,3 μm”
• "Luminiscencia negativa en semiconductores"