Tradisjonele LED's hawwe in revolúsje teweegbrocht op it mêd fan ferljochting en displays fanwegen har superieure prestaasjes op it mêd fan effisjinsje, stabiliteit en apparaatgrutte. LED's binne typysk stapels tinne healgeleiderfilms mei laterale ôfmjittings fan millimeters, folle lytser as tradisjonele apparaten lykas gloeilampen en katodebuizen. Opkommende opto-elektronyske tapassingen, lykas firtuele en augmented reality, fereaskje lykwols LED's yn 'e grutte fan mikron of minder. De hoop is dat mikro- of submikronskaal LED's (µleds) in protte fan 'e superieure kwaliteiten bliuwe hawwe dy't tradisjonele leds al hawwe, lykas heul stabile emisje, hege effisjinsje en helderheid, ultra-leech enerzjyferbrûk en full-colour emisje, wylst se sawat in miljoen kear lytser binne yn oerflak, wêrtroch kompakter displays mooglik binne. Sokke led-chips koenen ek de wei baan meitsje foar krêftiger fotonyske circuits as se single-chip op Si groeid wurde kinne en yntegrearre wurde kinne mei komplementêre metaaloxide-healgeleider (CMOS) elektroanika.
Oant no ta binne sokke µleds lykwols ûntwykber bleaun, benammen yn it griene oant reade emisjegolflingteberik. De tradisjonele led µ-led-oanpak is in top-down-proses wêrby't InGaN-kwantumput (QW)-films troch in etsproses yn mikroskaalapparaten etst wurde. Wylst tinne-film InGaN QW-basearre tio2 µleds in soad oandacht lutsen hawwe fanwegen in protte fan 'e poerbêste eigenskippen fan InGaN, lykas effisjint dragertransport en golflingte-ôfstimmberens yn it sichtbere berik, hawwe se oant no ta te krijen hân mei problemen lykas korrosjeskea oan 'e sydmuorre dy't slimmer wurdt as de grutte fan it apparaat krimpt. Derneist hawwe se, fanwegen it bestean fan polarisaasjefjilden, golflingte-/kleurynstabiliteit. Foar dit probleem binne net-polare en semi-polare InGaN- en fotonyske kristalholte-oplossingen foarsteld, mar dy binne op it stuit net befredigjend.
Yn in nij artikel publisearre yn Light Science and Applications hawwe ûndersikers ûnder lieding fan Zetian Mi, in heechlearaar oan 'e Universiteit fan Michigan, Annabel, in griene LED iii-nitride op submikronskaal ûntwikkele dy't dizze obstakels ienris en foar altyd oerwint. Dizze µleds waarden synthetisearre troch selektive regionale plasma-assistearre molekulêre strielepitaksy. Yn skril kontrast mei de tradisjonele top-down-oanpak bestiet de µled hjir út in array fan nanodraden, elk mar 100 oant 200 nm yn diameter, skieden troch tsientallen nanometers. Dizze bottom-up-oanpak foarkomt yn essinsje skea oan laterale muorren troch korrosje.
It ljochtútstjittende diel fan it apparaat, ek wol bekend as de aktive regio, bestiet út kearn-skil meardere kwantumput (MQW) struktueren karakterisearre troch nanodraadmorfology. Yn it bysûnder bestiet de MQW út de InGaN-put en de AlGaN-barriêre. Fanwegen ferskillen yn adsorbearre atoommigraasje fan 'e Groep III-eleminten indium, gallium en aluminium op 'e sydmuorren, fûnen wy dat indium ûntbriek op 'e sydmuorren fan 'e nanodraden, dêr't de GaN/AlGaN-skil de MQW-kearn as in burrito omhulde. De ûndersikers fûnen dat it Al-gehalte fan dizze GaN/AlGaN-skil stadichoan ôfnaam fan 'e elektronynjeksjekant fan 'e nanodraden nei de gatynjeksjekant. Fanwegen it ferskil yn 'e ynterne polarisaasjefjilden fan GaN en AlN, inducearret sa'n folumegradiënt fan Al-gehalte yn 'e AlGaN-laach frije elektroanen, dy't maklik yn 'e MQW-kearn streame en de kleurynstabiliteit ferminderje troch it polarisaasjefjild te ferminderjen.
Eins hawwe de ûndersikers ûntdutsen dat foar apparaten mei in diameter fan minder as ien mikron, de peakgolflingte fan elektroluminesinsje, of stroom-induzearre ljochtútstjit, konstant bliuwt op in oarder fan grutte fan 'e feroaring yn stroomynjeksje. Derneist hat it team fan professor Mi earder in metoade ûntwikkele foar it kweken fan GaN-coatings fan hege kwaliteit op silisium om nanowid-leds op silisium te kweken. Sa sit in µled op in Si-substraat, klear foar yntegraasje mei oare CMOS-elektroanika.
Dizze µled hat maklik in protte potinsjele tapassingen. It apparaatplatfoarm sil robúster wurde as de emisjegolflingte fan it yntegreare RGB-display op 'e chip útwreidet nei read.
Pleatsingstiid: 10 jannewaris 2023