Traditionell LED huet de Beräich vun der Beliichtung an dem Display revolutionéiert wéinst hirer iwwerleeëner Leeschtung a punkto Effizienz, Stabilitéit a Gréisst vum Apparat. LEDs si typescherweis Stapel aus dënnen Hallefleiterfilmer mat lateralen Dimensiounen vu Millimeter, vill méi kleng wéi traditionell Apparater wéi Glühbirnen a Kathodenröhren. Wéi och ëmmer, nei optoelektronesch Uwendungen, wéi virtuell an augmentéiert Realitéit, erfuerderen LEDs an der Gréisst vu Mikrometer oder manner. D'Hoffnung ass, datt Mikro- oder Submikron-LEDs (µleds) weiderhin vill vun den iwwerleeëne Qualitéiten hunn, déi traditionell LEDs scho hunn, wéi héich stabil Emissioun, héich Effizienz an Hellegkeet, ultra-niddrege Stroumverbrauch a Vollfaarwemissioun, wärend se ongeféier eng Millioun Mol méi kleng a Fläch sinn, wat méi kompakt Displays erméiglecht. Sou LED-Chips kéinten och de Wee fir méi leistungsstark photonesch Schaltunge fräimaache wa se als Eenzelchip op Si kënne wuessen an mat komplementärer Metalloxid-Halbleiterelektronik (CMOS) integréiert kënne ginn.
Bis elo sinn esou µleds awer ongëeegent bliwwen, besonnesch am gréngen bis rouden Emissiounswellelängteberäich. Den traditionellen led µ-led Usaz ass en Top-down-Prozess, bei deem InGaN-Quantebrunnfilmer (QW) duerch en Ätzprozess a Mikro-Apparater geätzt ginn. Wärend Dënnfilm-InGaN QW-baséiert tio2 µleds vill Opmierksamkeet op sech gezunn hunn wéinst ville vun den exzellenten Eegeschafte vun InGaN, wéi effizienten Trägertransport an d'Wellelängtenofstëmmebarkeet am ganze siichtbare Beräich, goufe se bis elo vu Problemer geplot wéi Korrosiounsschued un der Säitewand, déi sech verschlechtert wann d'Gréisst vum Apparat schrumpft. Zousätzlech hunn se wéinst der Existenz vu Polarisatiounsfelder Wellelängten-/Faarwinstabilitéit. Fir dëst Problem goufen netpolar an semipolar InGaN- a photonesch Kristallkavitéitsléisunge proposéiert, déi awer de Moment net zefriddestellend sinn.
An enger neier Publikatioun an Light Science and Applications hunn d'Fuerscher vum Zetian Mi, engem Professer op der University of Michigan zu Annabel, eng gréng LED iii-Nitrid op Submikronskala entwéckelt, déi dës Hindernisser eemol fir ëmmer iwwerwënnt. Dës µleds goufen duerch selektiv regional Plasma-assistéiert Molekularstrahl-Epitaxie synthetiséiert. Am Géigesaz zum traditionellen Top-Down-Usaz besteet d'µled hei aus enger Rei vun Nanodréit, jidderee mat engem Duerchmiesser vun nëmmen 100 bis 200 nm, déi duerch Zénger Nanometer getrennt sinn. Dësen Bottom-up-Usaz vermeit am Fong Korrosiounsschued un der lateraler Wand.
Den liicht emittéierenden Deel vum Apparat, och bekannt als aktiv Regioun, besteet aus Kär-Schuel-Multiple-Quantum-Brunn-Strukturen (MQW), déi duerch eng Nanodrot-Morphologie charakteriséiert sinn. Besonnesch besteet den MQW aus dem InGaN-Brunn an der AlGaN-Barrière. Wéinst Ënnerscheeder an der Migratioun vun den adsorbéierten Atomer vun den Elementer aus der Grupp III, Indium, Gallium an Aluminium, op de Säitewänn, hu mir festgestallt, datt Indium op de Säitewänn vun den Nanodréit gefeelt huet, wou d'GaN/AlGaN-Schuel den MQW-Kär wéi e Burrito agewéckelt huet. D'Fuerscher hunn festgestallt, datt den Al-Gehalt vun dëser GaN/AlGaN-Schuel graduell vun der Elektroneninjektiounssäit vun den Nanodréit op d'Lachinjektiounssäit erofgaangen ass. Wéinst dem Ënnerscheed an den internen Polarisatiounsfelder vu GaN an AlN induzéiert sou e Volumengradient vum Al-Gehalt an der AlGaN-Schicht fräi Elektronen, déi einfach an den MQW-Kär fléissen an d'Faarwinstabilitéit reduzéieren andeems d'Polarisatiounsfeld reduzéiert gëtt.
Tatsächlech hunn d'Fuerscher festgestallt, datt fir Apparater mat engem Duerchmiesser vu manner wéi engem Mikron d'Spëtzwellenlängt vun der Elektrolumineszenz, oder stroum-induzéierter Liichtemissioun, konstant bleift an enger Gréisstenuerdnung vun der Ännerung vun der Strouminjektioun. Zousätzlech huet d'Team vum Professer Mi virdru eng Method entwéckelt fir héichqualitativ GaN-Beschichtungen op Silizium ze wuessen, fir Nanodrot-LEDs op Silizium ze wuessen. Sou sëtzt eng µled op engem Si-Substrat a kann mat anere CMOS-Elektroniken integréiert ginn.
Dës µLED huet einfach vill potenziell Uwendungen. D'Apparatplattform gëtt méi robust, wa sech d'Emissiounswellelängt vum integréierte RGB-Display um Chip op rout ausdehnt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 10. Januar 2023