LED tradisyonèl yo te revolisyone domèn ekleraj ak ekspozisyon akòz pèfòmans siperyè yo an tèm de efikasite, estabilite ak gwosè aparèy. LED yo tipikman se pil fim semi-kondiktè mens ak dimansyon lateral milimèt, pi piti anpil pase aparèy tradisyonèl yo tankou anpoul enkandesan ak tib katod. Sepandan, aplikasyon optoelektwonik émergentes, tankou reyalite vityèl ak ogmante, mande LED nan gwosè mikron oswa mwens. Espwa a se ke LED nan echèl mikwo oswa submikron (µleds) kontinye gen anpil nan kalite siperyè ke LED tradisyonèl yo deja genyen, tankou emisyon trè estab, efikasite ak klète segondè, konsomasyon enèji ultra-ba, ak emisyon tout koulè, pandan y ap apeprè yon milyon fwa pi piti nan sifas, sa ki pèmèt ekspozisyon ki pi kontra enfòmèl ant. Chip led sa yo te kapab tou ouvri wout la pou sikui fotonik ki pi pwisan si yo ka grandi sou yon sèl chip sou Si epi entegre ak elektwonik konplemantè metal oksid semi-kondiktè (CMOS).
Sepandan, jiskaprezan, µled sa yo rete difisil pou jwenn, sitou nan seri longèdonn emisyon vèt rive wouj. Apwòch µ-led tradisyonèl la se yon pwosesis ki soti anwo pou anba kote fim InGaN ak pi kwantik (QW) yo grave nan aparèy mikwo-echèl atravè yon pwosesis grave. Pandan ke µled tio2 fim mens ki baze sou InGaN QW yo te atire anpil atansyon akòz anpil nan pwopriyete ekselan InGaN yo, tankou transpò transpòtè efikas ak reglabl longèdonn nan tout seri vizib la, jiskaprezan yo te gen pwoblèm tankou domaj korozyon miray bò ki vin pi mal pandan gwosè aparèy la ap retresi. Anplis de sa, akòz egzistans chan polarizasyon yo, yo gen enstabilite longèdonn/koulè. Pou pwoblèm sa a, yo te pwopoze solisyon InGaN ki pa polè ak semi-polè ak kavite kristal fotonik, men yo pa satisfezan kounye a.
Nan yon nouvo atik ki pibliye nan Light Science and Applications, chèchè ki dirije pa Zetian Mi, yon pwofesè nan Inivèsite Michigan, Annabel, te devlope yon LED vèt iii – nitrid nan echèl submikron ki simonte obstak sa yo yon fwa pou tout. µled sa yo te sentetize pa epitaksi gwo bout bwa molekilè selektif rejyonal ak asistans plasma. Kontrèman ak apwòch tradisyonèl anwo-anba a, µled la isit la konsiste de yon seri nanofil, chak sèlman 100 a 200 nm an dyamèt, separe pa plizyè dizèn nanomèt. Apwòch anba-anwo sa a esansyèlman evite domaj korozyon miray lateral yo.
Pati aparèy ki emèt limyè a, ke yo rele tou rejyon aktif la, konpoze de estrikti plizyè pi kwantik (MQW) ki gen yon nwayo-kokiy, karakterize pa yon mòfoloji nanofil. An patikilye, MQW a konsiste de pi InGaN lan ak baryè AlGaN lan. Akòz diferans nan migrasyon atòm adsorbe eleman Gwoup III yo, endyòm, galyòm ak aliminyòm sou mi bò yo, nou te jwenn ke endyòm te manke sou mi bò nanofil yo, kote koki GaN/AlGaN lan te vlope nwayo MQW a tankou yon burrito. Chèchè yo te jwenn ke kontni Al nan koki GaN/AlGaN sa a te diminye piti piti soti nan bò enjeksyon elektwon nanofil yo rive nan bò enjeksyon twou a. Akòz diferans nan chan polarizasyon entèn GaN ak AlN yo, gradyan volim kontni Al sa a nan kouch AlGaN an pwovoke elektwon lib, ki fasil pou koule nan nwayo MQW a epi diminye enstabilite koulè a lè yo diminye chan polarizasyon an.
Anfèt, chèchè yo te dekouvri ke pou aparèy ki gen mwens pase yon mikron an dyamèt, longèdonn pik elektwoliminesans lan, oubyen emisyon limyè pwovoke pa kouran, rete konstan sou yon lòd mayitid chanjman nan enjeksyon kouran an. Anplis de sa, ekip Pwofesè Mi a te deja devlope yon metòd pou fè kouch GaN kalite siperyè grandi sou Silisyòm pou fè LED nanofil grandi sou Silisyòm. Kidonk, yon µled chita sou yon substra Si pare pou entegrasyon ak lòt elektwonik CMOS.
µled sa a fasilman gen anpil aplikasyon potansyèl. Platfòm aparèy la ap vin pi solid pandan longèdonn emisyon ekran RGB entegre sou chip la ap elaji pou vin wouj.
Dat piblikasyon: 10 janvye 2023