LED-et tradicionale kanë revolucionarizuar fushën e ndriçimit dhe ekranit për shkak të performancës së tyre superiore në aspektin e efikasitetit, stabilitetit dhe madhësisë së pajisjes. LED-et janë zakonisht grumbuj filmash të hollë gjysmëpërçues me dimensione anësore prej milimetrash, shumë më të vegjël se pajisjet tradicionale si llambat inkandeshente dhe tubat katodë. Megjithatë, aplikimet optoelektronike në zhvillim e sipër, të tilla si realiteti virtual dhe i shtuar, kërkojnë LED me madhësi mikronësh ose më pak. Shpresa është që LED-et në shkallë mikro ose nënmikron (µled) të vazhdojnë të kenë shumë nga cilësitë superiore që LED-et tradicionale tashmë kanë, të tilla si emetim shumë i qëndrueshëm, efikasitet dhe shkëlqim i lartë, konsum ultra i ulët i energjisë dhe emetim me ngjyra të plota, ndërsa janë rreth një milion herë më të vegjël në sipërfaqe, duke lejuar ekrane më kompakte. Çipa të tillë LED mund të hapin gjithashtu rrugën për qarqe fotonike më të fuqishme nëse ato mund të rriten me një çip të vetëm në Si dhe të integrohen me elektronikë gjysmëpërçuese oksidi metalik (CMOS) plotësuese.
Megjithatë, deri më tani, µled të tilla kanë mbetur të pakapshme, veçanërisht në diapazonin e gjatësisë së valës së emetimit nga jeshile në të kuqe. Qasja tradicionale led µ-led është një proces nga lart poshtë në të cilin filmat e pusit kuantik (QW) InGaN gdhenden në pajisje në shkallë mikro përmes një procesi gdhendjeje. Ndërsa µled-et tio2 me bazë InGaN QW me film të hollë kanë tërhequr shumë vëmendje për shkak të shumë prej vetive të shkëlqyera të InGaN, të tilla si transporti efikas i bartësve dhe akordueshmëria e gjatësisë së valës në të gjithë diapazonin e dukshëm, deri më tani ato janë prekur nga probleme të tilla si dëmtimi i korrozionit të murit anësor që përkeqësohet ndërsa madhësia e pajisjes zvogëlohet. Përveç kësaj, për shkak të ekzistencës së fushave të polarizimit, ato kanë paqëndrueshmëri të gjatësisë së valës/ngjyrës. Për këtë problem, janë propozuar zgjidhje jopolare dhe gjysmëpolare për InGaN dhe zgavrën kristalore fotonike, por ato nuk janë të kënaqshme për momentin.
Në një punim të ri të botuar në Light Science and Applications, studiuesit e udhëhequr nga Zetian Mi, një profesor në Universitetin e Miçiganit, Annabel, kanë zhvilluar një nitrid LED iii të gjelbër në shkallë submikronike që i kapërcen këto pengesa një herë e përgjithmonë. Këto µled u sintetizuan nga epitaksia rajonale selektive e rrezes molekulare e asistuar nga plazma. Në kontrast të fortë me qasjen tradicionale nga lart-poshtë, µled këtu përbëhet nga një grup nanotelash, secili me diametër vetëm 100 deri në 200 nm, të ndara nga dhjetëra nanometra. Kjo qasje nga poshtë-lart në thelb shmang dëmtimin nga korrozioni i murit anësor.
Pjesa që lëshon dritë e pajisjes, e njohur edhe si rajoni aktiv, është e përbërë nga struktura të shumëfishta pusi kuantik (MQW) me bërthamë-shtresë të karakterizuara nga morfologjia e nanotelave. Në veçanti, MQW përbëhet nga pusi InGaN dhe barriera AlGaN. Për shkak të ndryshimeve në migrimin e atomeve të adsorbuara të elementëve të Grupit III si indium, galium dhe alumin në muret anësore, zbuluam se indiumi mungonte në muret anësore të nanotelave, ku guaska GaN/AlGaN e mbështillte bërthamën MQW si një burrito. Studiuesit zbuluan se përmbajtja e Al e kësaj guaske GaN/AlGaN u ul gradualisht nga ana e injektimit të elektroneve të nanotelave në anën e injektimit të vrimës. Për shkak të ndryshimit në fushat e polarizimit të brendshëm të GaN dhe AlN, një gradient i tillë vëllimor i përmbajtjes së Al në shtresën AlGaN indukton elektrone të lira, të cilat janë të lehta për t'u rrjedhur në bërthamën MQW dhe lehtësojnë paqëndrueshmërinë e ngjyrës duke zvogëluar fushën e polarizimit.
Në fakt, studiuesit kanë zbuluar se për pajisjet me diametër më të vogël se një mikron, gjatësia maksimale e valës së elektrolumineshencës, ose emetimi i dritës së induktuar nga rryma, mbetet konstante në një rend madhësie të ndryshimit në injektimin e rrymës. Përveç kësaj, ekipi i Profesor Mi ka zhvilluar më parë një metodë për rritjen e veshjeve GaN me cilësi të lartë në silikon për të rritur LED me nanotel në silikon. Kështu, një µled vendoset në një substrat Si gati për integrim me elektronikë të tjera CMOS.
Ky µLED ka lehtësisht shumë zbatime të mundshme. Platforma e pajisjes do të bëhet më e fuqishme ndërsa gjatësia e valës së emetimit të ekranit të integruar RGB në çip zgjerohet në të kuqe.
Koha e postimit: 10 janar 2023