Tradiciniai šviesos diodai padarė revoliuciją apšvietimo ir ekrano srityje dėl savo efektyvumo, stabilumo ir įrenginio dydžio. Šviesos diodai paprastai yra plonų puslaidininkinių plėvelių krūvos, kurių šoniniai matmenys yra milimetrai, daug mažesni nei tradiciniai prietaisai, tokie kaip kaitrinės lemputės ir katodiniai vamzdžiai. Tačiau naujoms optoelektroninėms programoms, tokioms kaip virtualioji ir papildyta realybė, reikia mikronų ar mažesnio dydžio šviesos diodų. Tikimasi, kad mikro arba submikronų skalės šviesos diodai (µLED) ir toliau turės daug puikių savybių, kurias jau turi tradiciniai šviesos diodai, pvz., labai stabili spinduliuotė, didelis efektyvumas ir ryškumas, ypač mažas energijos suvartojimas ir spalvų spinduliavimas. o plotas yra maždaug milijoną kartų mažesnis, todėl ekranai yra kompaktiškesni. Tokie LED lustai taip pat galėtų atverti kelią galingesnėms fotoninėms grandinėms, jei jas būtų galima auginti viename luste ant Si ir integruoti su papildoma metalo oksido puslaidininkių (CMOS) elektronika.
Tačiau iki šiol tokie µLED išliko sunkiai prieinami, ypač žalios ir raudonos spinduliuotės bangos ilgio diapazone. Tradicinis LED µ vadovaujamas metodas yra procesas iš viršaus į apačią, kurio metu InGaN kvantinio šulinio (QW) plėvelės išgraviruojamos į mikro masto įrenginius ėsdinimo būdu. Nors plonos plėvelės InGaN QW pagrindu pagaminti tio2 µled pritraukė daug dėmesio dėl daugelio puikių InGaN savybių, tokių kaip efektyvus nešiklio pernešimas ir bangos ilgio derinimas visame matomame diapazone, iki šiol juos kamavo tokios problemos kaip šoninė sienelė. korozijos pažeidimai, kurie pablogėja mažėjant įrenginio dydžiui. Be to, dėl poliarizacijos laukų egzistavimo jie turi bangos ilgio / spalvos nestabilumą. Šiai problemai spręsti buvo pasiūlyti nepoliniai ir pusiau poliniai InGaN bei fotoninių kristalų ertmių sprendimai, tačiau šiuo metu jie nėra patenkinami.
Naujame straipsnyje, paskelbtame žurnale „Light Science and Applications“, mokslininkai, vadovaujami Mičigano universiteto profesoriaus Zetiano Mi, Anabel mieste, sukūrė submikroninį žalią LED iii – nitridą, kuris kartą ir visiems laikams įveikia šias kliūtis. Šie µled buvo susintetinti naudojant selektyvią regioninę plazmos padedamą molekulinio pluošto epitaksiją. Visiškai priešingai nei tradicinis metodas iš viršaus į apačią, čia µled susideda iš daugybės nanolaidelių, kurių kiekvieno skersmuo yra tik 100–200 nm, atskirtų dešimčių nanometrų. Šis metodas „iš apačios į viršų“ iš esmės leidžia išvengti šoninių sienų korozijos pažeidimų.
Šviesą spinduliuojanti prietaiso dalis, dar žinoma kaip aktyvioji sritis, sudaryta iš šerdies ir apvalkalo daugelio kvantinių šulinių (MQW) struktūrų, kurioms būdinga nanolaidų morfologija. Visų pirma, MQW susideda iš InGaN šulinio ir AlGaN barjero. Dėl III grupės elementų indžio, galio ir aliuminio adsorbuotų atomų migracijos skirtumų ant šoninių sienelių nustatėme, kad indžio trūksta nanolaidelių šoninėse sienelėse, kur GaN / AlGaN apvalkalas apvyniojo MQW šerdį kaip burritas. Tyrėjai nustatė, kad Al kiekis šiame GaN / AlGaN apvalkale palaipsniui mažėjo nuo elektronų įpurškimo pusės nanolaideliuose iki skylės įpurškimo pusės. Dėl GaN ir AlN vidinių poliarizacijos laukų skirtumo, toks Al turinio tūrio gradientas AlGaN sluoksnyje sukelia laisvuosius elektronus, kurie lengvai patenka į MQW šerdį ir sumažina spalvos nestabilumą sumažindami poliarizacijos lauką.
Tiesą sakant, mokslininkai nustatė, kad mažesnio nei vieno mikrono skersmens prietaisuose didžiausias elektroliuminescencijos bangos ilgis arba srovės sukeltas šviesos spinduliavimas išlieka pastovus srovės įpurškimo pokyčio dydžiu. Be to, profesoriaus Mi komanda anksčiau sukūrė aukštos kokybės GaN dangų ant silicio auginimo metodą, kad ant silicio būtų užauginti nanolaidiniai šviesos diodai. Taigi, µled yra ant Si substrato, paruošto integruoti su kita CMOS elektronika.
Šis µled lengvai turi daug galimų pritaikymų. Įrenginio platforma taps tvirtesnė, nes lusto integruoto RGB ekrano spinduliuotės bangos ilgis padidės iki raudonos spalvos.
Paskelbimo laikas: 2023-01-10