Tradicionālā LED ir radījusi revolūciju apgaismojuma un displeja jomā, pateicoties to izcilajai veiktspējai efektivitātes ziņā.

Tradicionālā LED ir radījusi revolūciju apgaismojuma un displeja jomā, pateicoties to izcilajai veiktspējai efektivitātes, stabilitātes un ierīces izmēra ziņā.Gaismas diodes parasti ir plānu pusvadītāju plēvju kaudzes, kuru sānu izmēri ir milimetri, kas ir daudz mazāki nekā tradicionālās ierīces, piemēram, kvēlspuldzes un katoda lampas.Tomēr jaunām optoelektroniskajām lietojumprogrammām, piemēram, virtuālajai un paplašinātajai realitātei, ir vajadzīgas gaismas diodes, kuru izmērs ir mikroni vai mazāks.Cerams, ka mikro- vai submikronu mēroga LED (µLED) joprojām saglabās daudzas no labākajām īpašībām, kas jau ir tradicionālajām gaismas diodēm, piemēram, ļoti stabila emisija, augsta efektivitāte un spilgtums, īpaši zems enerģijas patēriņš un pilnkrāsu emisija. vienlaikus ir aptuveni miljons reižu mazāks laukums, ļaujot izveidot kompaktākus displejus.Šādas LED mikroshēmas varētu arī pavērt ceļu jaudīgākām fotoniskajām shēmām, ja tās var audzēt vienā mikroshēmā uz Si un integrēt ar papildu metāla oksīda pusvadītāju (CMOS) elektroniku.

Tomēr līdz šim šādi µ-LED ir palikuši nenotverami, īpaši zaļās līdz sarkanās emisijas viļņu garuma diapazonā.Tradicionālā led µ vadītā pieeja ir process no augšas uz leju, kurā InGaN kvantu akas (QW) plēves tiek iegravētas mikro mēroga ierīcēs, izmantojot kodināšanas procesu.Lai gan plānās plēves InGaN QW bāzes tio2 µLED ir piesaistījuši lielu uzmanību daudzu InGaN izcilo īpašību, piemēram, efektīvas nesēja transportēšanas un viļņa garuma regulējamības dēļ visā redzamajā diapazonā, līdz šim tos ir nomocījušas tādas problēmas kā sānu siena. korozijas bojājumi, kas pasliktinās, samazinoties ierīces izmēram.Turklāt polarizācijas lauku esamības dēļ tiem ir viļņa garuma/krāsu nestabilitāte.Šai problēmai ir ierosināti nepolāri un puspolāri InGaN un fotonisko kristālu dobuma risinājumi, taču tie pašlaik nav apmierinoši.

Jaunā rakstā, kas publicēts izdevumā Light Science and Applications, pētnieki, kurus vadīja Mičiganas Universitātes Annabelas profesors Zetians Mi, ir izstrādājuši submikronu mēroga zaļo LED iii – nitrīdu, kas vienreiz un uz visiem laikiem pārvar šos šķēršļus.Šīs µl gaismas diodes tika sintezētas ar selektīvu reģionālo plazmas palīdzību molekulāro staru epitaksiju.Pretstatā tradicionālajai lejupējai pieejai, µled šeit sastāv no nanovadu masīva, katra diametrā ir tikai 100 līdz 200 nm, un tos atdala desmitiem nanometru.Šī augšupējā pieeja būtībā novērš sānu sienu korozijas bojājumus.

Ierīces gaismu izstarojošā daļa, kas pazīstama arī kā aktīvais reģions, sastāv no kodola apvalka vairāku kvantu aku (MQW) struktūrām, kurām raksturīga nanovadu morfoloģija.Jo īpaši MQW sastāv no InGaN akas un AlGaN barjeras.Sakarā ar atšķirībām III grupas elementu indija, gallija un alumīnija adsorbēto atomu migrācijā uz sānu sienām, mēs atklājām, ka indija trūkst nanovadu sānu sienās, kur GaN / AlGaN apvalks iesaiņoja MQW kodolu kā burito.Pētnieki atklāja, ka Al saturs šajā GaN / AlGaN apvalkā pakāpeniski samazinājās no nanovadu elektronu injekcijas puses uz cauruma injekcijas pusi.GaN un AlN iekšējo polarizācijas lauku atšķirību dēļ šāds Al satura tilpuma gradients AlGaN slānī inducē brīvos elektronus, kas viegli ieplūst MQW kodolā un mazina krāsas nestabilitāti, samazinot polarizācijas lauku.

Faktiski pētnieki ir atklājuši, ka ierīcēm, kuru diametrs ir mazāks par vienu mikronu, elektroluminiscences jeb strāvas izraisītās gaismas emisijas maksimālais viļņa garums paliek nemainīgs atbilstoši strāvas injekcijas izmaiņu apjomam.Turklāt profesora Mi komanda iepriekš ir izstrādājusi metodi augstas kvalitātes GaN pārklājumu audzēšanai uz silīcija, lai audzētu nanovadu gaismas diodes uz silīcija.Tādējādi µled atrodas uz Si substrāta, kas ir gatavs integrācijai ar citu CMOS elektroniku.

Šim µled viegli ir daudz potenciālu pielietojumu.Ierīces platforma kļūs izturīgāka, jo mikroshēmā integrētā RGB displeja emisijas viļņa garums palielinās līdz sarkanam.