Tradiciaj LED-oj revoluciigis la kampon de lumigado kaj ekrano pro sia supera agado rilate al efikeco, stabileco kaj grandeco de aparato. LED-oj estas tipe stakoj de maldikaj duonkonduktaĵaj filmoj kun lateralaj dimensioj de milimetroj, multe pli malgrandaj ol tradiciaj aparatoj kiel inkandeskaj ampoloj kaj katodtuboj. Tamen, emerĝantaj optoelektronikaj aplikoj, kiel virtuala kaj pliigita realeco, postulas LED-ojn en la grandeco de mikronoj aŭ malpli. La espero estas, ke mikro- aŭ submikronaj LED-oj (µLED-oj) daŭre havos multajn el la superaj kvalitoj, kiujn tradiciaj LED-oj jam havas, kiel ekzemple tre stabilan elsendon, altan efikecon kaj brilecon, ultramalaltan energikonsumon kaj plenkoloran elsendon, estante ĉirkaŭ milionfoje pli malgrandaj laŭ areo, permesante pli kompaktajn ekranojn. Tiaj LED-blatoj ankaŭ povus pavimi la vojon por pli potencaj fotonikaj cirkvitoj, se ili povus esti kreskigitaj unu-blate sur Si kaj integritaj kun komplementa metaloksida duonkonduktaĵa (CMOS) elektroniko.
Tamen, ĝis nun, tiaj µledoj restis malfacile atingeblaj, precipe en la ondolongo de la verda ĝis la ruĝa emisia gamo. La tradicia µ-leda aliro estas desupra procezo, en kiu kvantumputaj (QW) filmoj de InGaN estas gratitaj en mikroskalajn aparatojn per gratprocezo. Dum maldikfilmaj InGaN QW-bazitaj tio2-µledoj altiris multan atenton pro multaj el la bonegaj ecoj de InGaN, kiel ekzemple efika portantotransporto kaj ondolonga agordebleco tra la videbla gamo, ĝis nun ili estis turmentitaj de problemoj kiel koroda difekto de flankmuroj, kiu plimalboniĝas kiam la grandeco de la aparato ŝrumpas. Krome, pro la ekzisto de polarigaj kampoj, ili havas ondolongo/koloro-malstabilecon. Por ĉi tiu problemo, nepolusaj kaj duonpolusaj InGaN kaj fotonikaj kristalaj kavaĵsolvoj estis proponitaj, sed ili nuntempe ne estas kontentigaj.
En nova artikolo publikigita en Light Science and Applications, esploristoj gvidataj de Zetian Mi, profesoro ĉe la Universitato de Miĉigano, Annabel, evoluigis submikronan verdan LED-on iii-nitridan, kiu definitive superas ĉi tiujn obstaklojn. Ĉi tiuj µledoj estis sintezitaj per selektema regiona plasmo-helpata molekula faska epitaksio. En akra kontrasto al la tradicia desupra aliro, la µledo ĉi tie konsistas el aro de nanodratoj, ĉiu nur 100 ĝis 200 nm en diametro, apartigitaj per dekoj da nanometroj. Ĉi tiu desupra aliro esence evitas difekton de laterala muro-korodo.
La lum-elsendanta parto de la aparato, ankaŭ konata kiel la aktiva regiono, konsistas el kerno-ŝelaj multoblaj kvantumputoj (MQW) strukturoj karakterizitaj per nanodrata morfologio. Aparte, la MQW konsistas el la InGaN-puto kaj la AlGaN-bariero. Pro diferencoj en la adsorbita atommigrado de la Grupo III elementoj, indio, galiumo kaj aluminio sur la flankaj muroj, ni trovis, ke indio mankis sur la flankaj muroj de la nanodratoj, kie la GaN/AlGaN-ŝelo envolvis la MQW-kernon kiel burito. La esploristoj trovis, ke la Al-enhavo de ĉi tiu GaN/AlGaN-ŝelo malpliiĝis iom post iom de la elektron-injekta flanko de la nanodratoj al la tru-injekta flanko. Pro la diferenco en la internaj polarizaj kampoj de GaN kaj AlN, tia volumena gradiento de Al-enhavo en la AlGaN-tavolo induktas liberajn elektronojn, kiuj facile fluas en la MQW-kernon kaj mildigas la kolormalstabilecon reduktante la polarizadan kampon.
Fakte, la esploristoj trovis, ke por aparatoj malpli ol unu mikrometron en diametro, la pinta ondolongo de elektroluminesko, aŭ kurent-induktita lumemisio, restas konstanta laŭ grandordo de la ŝanĝo en kurenta injekto. Krome, la teamo de Profesoro Mi antaŭe evoluigis metodon por kreskigi altkvalitajn GaN-tegaĵojn sur silicio por kreskigi nanodratajn LED-ojn sur silicio. Tiel, µled sidas sur Si-substrato preta por integriĝo kun aliaj CMOS-elektronikoj.
Ĉi tiu µled facile havas multajn eblajn aplikojn. La platformo de la aparato fariĝos pli fortika kiam la emisia ondolongo de la integrita RGB-ekrano sur la ĉipo disetendiĝas al ruĝa.
Afiŝtempo: 10-a de januaro 2023