LED tradisional parantos ngarevolusi widang pencahayaan sareng tampilan kusabab kinerja anu unggul dina hal efisiensi, stabilitas sareng ukuran alat. LED biasana mangrupikeun tumpukan pilem semikonduktor ipis kalayan diménsi lateral milimeter, langkung alit tibatan alat tradisional sapertos bohlam pijar sareng tabung katoda. Nanging, aplikasi optoelektronik anu muncul, sapertos virtual sareng augmented reality, meryogikeun LED dina ukuran mikron atanapi kirang. Harepanana nyaéta LED skala mikro - atanapi submikron (µled) teras-terasan ngagaduhan seueur kualitas unggul anu parantos dipiboga ku LED tradisional, sapertos émisi anu stabil pisan, efisiensi sareng kacaangan anu luhur, konsumsi daya anu ultra-rendah, sareng émisi warna pinuh, sedengkeun sakitar sajuta kali langkung alit di daérahna, ngamungkinkeun tampilan anu langkung kompak. Chip LED sapertos kitu ogé tiasa muka jalan pikeun sirkuit fotonik anu langkung kuat upami tiasa dipelak dina chip tunggal dina Si sareng diintegrasikeun sareng éléktronik semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS).
Nanging, dugi ka ayeuna, µled sapertos kitu masih hésé kapanggih, khususna dina rentang panjang gelombang émisi héjo dugi ka beureum. Pendekatan µ-led led tradisional nyaéta prosés top-down dimana pilem sumur kuantum (QW) InGaN diukir kana alat skala mikro ngalangkungan prosés etching. Sanaos tio2 µled InGaN berbasis QW pilem ipis parantos narik seueur perhatian kusabab seueur sipat InGaN anu saé, sapertos transportasi pamawa anu efisien sareng tunabilitas panjang gelombang sapanjang rentang anu katingali, dugi ka ayeuna aranjeunna parantos diganggu ku masalah sapertos karusakan korosi témbok sisi anu parah nalika ukuran alat ngaleutikan. Salaku tambahan, kusabab ayana widang polarisasi, aranjeunna gaduh ketidakstabilan panjang gelombang/warna. Pikeun masalah ieu, solusi InGaN non-polar sareng semi-polar sareng rohangan kristal fotonik parantos diusulkeun, tapi ayeuna henteu nyugemakeun.
Dina hiji makalah anyar anu diterbitkeun dina Light Science and Applications, para panalungtik anu dipingpin ku Zetian Mi, saurang profesor di Universitas Michigan, Annabel, parantos ngembangkeun LED héjo iii – nitrida skala submikron anu ngungkulan halangan ieu sakali sareng salawasna. µled ieu disintésis ku epitaksi sinar molekul régional anu dibantuan plasma. Sabalikna pisan tina pendekatan top-down tradisional, µled di dieu diwangun ku susunan kawat nano, masing-masing ngan ukur diaméterna 100 dugi ka 200 nm, dipisahkeun ku puluhan nanometer. Pendekatan bottom-up ieu dasarna nyingkahan karusakan korosi témbok lateral.
Bagian anu ngaluarkeun cahaya tina alat éta, anu ogé katelah daérah aktif, diwangun ku struktur sumur kuantum ganda (MQW) inti-cangkang anu dicirikeun ku morfologi kawat nano. Khususna, MQW diwangun ku sumur InGaN sareng panghalang AlGaN. Kusabab bédana dina migrasi atom anu diserep tina unsur Grup III indium, galium sareng aluminium dina témbok sisi, kami mendakan yén indium leungit dina témbok sisi kawat nano, dimana cangkang GaN/AlGaN ngabungkus inti MQW sapertos burrito. Para panaliti mendakan yén eusi Al tina cangkang GaN/AlGaN ieu turun laun-laun ti sisi injeksi éléktron kawat nano ka sisi injeksi liang. Kusabab bédana dina widang polarisasi internal GaN sareng AlN, gradien volume eusi Al dina lapisan AlGaN ngainduksi éléktron bébas, anu gampang ngalir kana inti MQW sareng ngirangan ketidakstabilan warna ku cara ngirangan widang polarisasi.
Kanyataanna, para panalungtik mendakan yén pikeun alat anu diaméterna kirang ti hiji mikron, panjang gelombang puncak éléktroluminesensi, atanapi émisi cahaya anu diinduksi ku arus, tetep konstan dina urutan gedéna parobahan dina injeksi arus. Salian ti éta, tim Profesor Mi sateuacanna parantos ngembangkeun metode pikeun melak lapisan GaN kualitas luhur dina silikon pikeun melak LED nanowire dina silikon. Ku kituna, µled calik dina substrat Si anu siap diintegrasikeun sareng éléktronika CMOS anu sanés.
µled ieu gampang ngagaduhan seueur aplikasi poténsial. Platform alat ieu bakal janten langkung kuat nalika panjang gelombang émisi tina tampilan RGB terintegrasi dina chip ngalegaan ka beureum.
Waktos posting: 10-Jan-2023