LED tradisional telah merevolusikan bidang pencahayaan dan paparan kerana prestasi unggulnya dari segi kecekapan, kestabilan dan saiz peranti.LED biasanya tindanan filem semikonduktor nipis dengan dimensi sisi milimeter, jauh lebih kecil daripada peranti tradisional seperti mentol pijar dan tiub katod.Walau bagaimanapun, aplikasi optoelektronik yang baru muncul, seperti realiti maya dan tambahan, memerlukan LED dalam saiz mikron atau kurang.Harapannya ialah LED skala mikro atau submikron (μleds) terus mempunyai banyak kualiti unggul yang telah dimiliki oleh led tradisional, seperti pelepasan yang sangat stabil, kecekapan dan kecerahan tinggi, penggunaan kuasa ultra-rendah dan pelepasan warna penuh, manakala kawasannya kira-kira sejuta kali lebih kecil, membolehkan paparan yang lebih padat.Cip led sedemikian juga boleh membuka jalan kepada litar fotonik yang lebih berkuasa jika ia boleh ditanam cip tunggal pada Si dan disepadukan dengan elektronik semikonduktor oksida logam (CMOS) pelengkap.
Walau bagaimanapun, setakat ini, μled sedemikian masih sukar difahami, terutamanya dalam julat panjang gelombang pelepasan hijau hingga merah.Pendekatan berteraskan µ tradisional ialah proses atas ke bawah di mana filem InGaN quantum well (QW) terukir ke dalam peranti berskala mikro melalui proses goresan.Walaupun filem nipis InGaN QW berasaskan tio2 µleds telah menarik banyak perhatian kerana banyak sifat cemerlang InGaN, seperti pengangkutan pembawa yang cekap dan kebolehtunaian panjang gelombang sepanjang julat yang boleh dilihat, sehingga kini mereka telah dibelenggu oleh isu seperti dinding sisi. kerosakan kakisan yang bertambah buruk apabila saiz peranti mengecil.Di samping itu, disebabkan kewujudan medan polarisasi, ia mempunyai ketidakstabilan panjang gelombang/warna.Untuk masalah ini, penyelesaian InGaN bukan kutub dan separa kutub dan rongga kristal fotonik telah dicadangkan, tetapi ia tidak memuaskan pada masa ini.
Dalam makalah baharu yang diterbitkan dalam Sains dan Aplikasi Cahaya, penyelidik yang diketuai oleh Zetian Mi, seorang profesor di Universiti Michigan, Annabel, telah membangunkan LED hijau skala submikron iii - nitrida yang mengatasi halangan ini sekali dan untuk semua.µleds ini telah disintesis oleh epitaksi rasuk molekul bantuan plasma terpilih serantau.Berbeza dengan pendekatan tradisional atas ke bawah, µled di sini terdiri daripada pelbagai wayar nano, setiap satu diameter hanya 100 hingga 200 nm, dipisahkan oleh berpuluh-puluh nanometer.Pendekatan bawah ke atas ini pada asasnya mengelakkan kerosakan kakisan dinding sisi.
Bahagian pemancar cahaya peranti, juga dikenali sebagai kawasan aktif, terdiri daripada struktur telaga kuantum berbilang cangkang teras (MQW) yang dicirikan oleh morfologi wayar nano.Khususnya, MQW terdiri daripada telaga InGaN dan penghalang AlGaN.Disebabkan oleh perbezaan dalam penghijrahan atom terserap unsur Kumpulan III indium, galium dan aluminium pada dinding sisi, kami mendapati bahawa indium hilang pada dinding sisi wayar nano, di mana cangkerang GaN/AlGaN membalut teras MQW seperti burrito.Para penyelidik mendapati bahawa kandungan Al dalam cengkerang GaN/AlGaN ini menurun secara beransur-ansur dari bahagian suntikan elektron wayar nano ke bahagian suntikan lubang.Oleh kerana perbezaan dalam medan polarisasi dalaman GaN dan AlN, kecerunan isipadu kandungan Al dalam lapisan AlGaN mendorong elektron bebas, yang mudah mengalir ke teras MQW dan mengurangkan ketidakstabilan warna dengan mengurangkan medan polarisasi.
Malah, penyelidik telah mendapati bahawa untuk peranti kurang daripada satu mikron diameter, panjang gelombang puncak electroluminescence, atau pelepasan cahaya yang disebabkan oleh arus, kekal malar mengikut susunan magnitud perubahan dalam suntikan semasa.Di samping itu, pasukan Profesor Mi sebelum ini telah membangunkan kaedah untuk mengembangkan salutan GaN berkualiti tinggi pada silikon untuk mengembangkan led nanowire pada silikon.Oleh itu, µled terletak pada substrat Si sedia untuk disepadukan dengan elektronik CMOS lain.
µled ini dengan mudah mempunyai banyak aplikasi yang berpotensi.Platform peranti akan menjadi lebih teguh apabila panjang gelombang pelepasan paparan RGB bersepadu pada cip mengembang kepada merah.
Masa siaran: Jan-10-2023