Traditsiooniline LED on muutnud valgustuse ja ekraani valdkonna tänu oma suurepärasele jõudlusele tõhususe, stabiilsuse ja seadme suuruse osas. LED-id on tavaliselt õhukeste pooljuhtkilede virnad, mille külgmised mõõtmed on millimeetrid, palju väiksemad kui traditsioonilised seadmed, nagu hõõglambid ja katoodtorud. Uued optoelektroonilised rakendused, nagu virtuaalne ja liitreaalsus, nõuavad aga mikroni või väiksema suurusega LED-e. Loodetakse, et mikro- või submikronimõõtkavaga LED-idel (µleedidel) on jätkuvalt palju paremaid omadusi, mis traditsioonilistel LED-lampidel juba on, nagu ülistabiilne kiirgus, kõrge efektiivsus ja heledus, ülimadal energiatarve ja täisvärvikiirgus. olles pindalalt umbes miljon korda väiksem, võimaldades kompaktsemaid ekraane. Sellised LED-kiibid võivad sillutada teed ka võimsamatele fotoonahelatele, kui neid saab kasvatada ühe kiibina Si peal ja integreerida täiendava metalloksiidi pooljuhtelektroonikaga (CMOS).
Kuid siiani on sellised µ-leedid jäänud tabamatuks, eriti rohelise kuni punase emissiooni lainepikkuste vahemikus. Traditsiooniline led µ-juhitud lähenemisviis on ülalt-alla protsess, mille käigus InGaN kvantkaevu (QW) kiled söövitatakse söövitusprotsessi kaudu mikromõõtmelistesse seadmetesse. Kuigi õhukese kilega InGaN QW-põhised tio2 µleedid on pälvinud palju tähelepanu tänu paljudele InGaN-i suurepärastele omadustele, nagu tõhus kandja transport ja lainepikkuse häälestatavus kogu nähtavas vahemikus, on neid siiani vaevanud sellised probleemid nagu külgsein. korrosioonikahjustused, mis süvenevad seadme suuruse kahanemisel. Lisaks on neil polarisatsiooniväljade olemasolu tõttu lainepikkuse/värvi ebastabiilsus. Selle probleemi jaoks on välja pakutud mittepolaarsed ja poolpolaarsed InGaN ja fotooniliste kristallide õõnsuste lahendused, kuid need ei ole praegu rahuldavad.
Ajakirjas Light Science and Applications avaldatud uues artiklis on Annabeli Michigani ülikooli professori Zetian Mi juhitud teadlased välja töötanud submikronilise skaala rohelise LED iii – nitriidi, mis ületab need takistused lõplikult. Need µ-leedid sünteesiti selektiivse piirkondliku plasma abiga molekulaarkiire epitaksia abil. Vastupidiselt traditsioonilisele ülalt-alla lähenemisviisile koosneb siinne µled nanojuhtmete massiivist, millest igaühe läbimõõt on vaid 100–200 nm ja mida eraldavad kümned nanomeetrid. See alt-üles lähenemine väldib sisuliselt külgseinte korrosioonikahjustusi.
Seadme valgust kiirgav osa, tuntud ka kui aktiivne piirkond, koosneb tuuma-kesta mitme kvantkaevu (MQW) struktuuridest, mida iseloomustab nanojuhtme morfoloogia. Eelkõige koosneb MQW InGaN kaevust ja AlGaN barjäärist. III rühma elementide indiumi, galliumi ja alumiiniumi adsorbeeritud aatomite migratsiooni erinevuste tõttu külgseintel leidsime, et indiumi puudus nanojuhtmete külgseintel, kus GaN / AlGaN kest ümbritses MQW südamikku nagu burrito. Uurijad leidsid, et selle GaN / AlGaN kesta Al-sisaldus vähenes järk-järgult nanojuhtmete elektronide süstimise poolelt aukude süstimise poolele. GaN ja AlN sisemiste polarisatsiooniväljade erinevuse tõttu indutseerib selline Al-sisalduse mahugradient AlGaN kihis vabu elektrone, mida on lihtne MQW südamikusse voolata ja mis leevendab värvi ebastabiilsust, vähendades polarisatsioonivälja.
Tegelikult on teadlased avastanud, et alla ühe mikroni läbimõõduga seadmete puhul jääb elektroluminestsentsi ehk voolu poolt indutseeritud valguse emissiooni tipplainepikkus voolu sissepritse muutuse suurusjärgus konstantseks. Lisaks on professor Mi meeskond varem välja töötanud meetodi kvaliteetsete GaN-katete kasvatamiseks ränil, et kasvatada ränil nanojuhtmest LED-e. Seega asub µled Si substraadil, mis on valmis integreerimiseks muu CMOS-elektroonikaga.
Sellel µledil on hõlpsasti palju potentsiaalseid rakendusi. Seadme platvorm muutub tugevamaks, kuna kiibil oleva integreeritud RGB-ekraani kiirguslainepikkus muutub punaseks.
Postitusaeg: jaanuar 10-2023