Ənənəvi LED səmərəlilik, sabitlik və cihaz ölçüsü baxımından üstün performansına görə işıqlandırma və ekran sahəsində inqilab etdi. LED-lər, adətən, közərmə lampaları və katod boruları kimi ənənəvi cihazlardan daha kiçik, yan ölçüləri millimetr olan nazik yarımkeçirici filmlərdən ibarətdir. Bununla belə, virtual və genişlənmiş reallıq kimi yeni yaranan optoelektronik tətbiqlər mikron və ya daha az ölçüdə LED-lər tələb edir. Ümid odur ki, mikro və ya submikron miqyaslı LED (µledlər) ənənəvi LED-lərin artıq sahib olduğu bir çox üstün keyfiyyətlərə malik olmağa davam edir, məsələn, yüksək sabit emissiya, yüksək səmərəlilik və parlaqlıq, ultra aşağı enerji istehlakı və tam rəngli emissiya, sahəsi təxminən bir milyon dəfə kiçik olmaqla, daha yığcam displeylərə imkan verir. Belə led çiplər, Si-də tək çipli yetişdirilə və tamamlayıcı metal oksid yarımkeçirici (CMOS) elektronikası ilə birləşdirilə bilsələr, daha güclü fotonik sxemlərə də yol aça bilər.
Bununla belə, indiyə qədər belə µledlər, xüsusilə yaşıldan qırmızıya qədər emissiya dalğa uzunluğu diapazonunda çətin olaraq qalmışdır. Ənənəvi led µ-led yanaşma, InGaN kvant quyusu (QW) filmlərinin aşındırma prosesi vasitəsilə mikro miqyaslı cihazlara həkk olunduğu yuxarıdan aşağıya bir prosesdir. Nazik təbəqəli InGaN QW əsaslı tio2 µledlər InGaN-in görünən diapazonda səmərəli daşıyıcı daşınması və dalğa uzunluğunun tənzimlənməsi kimi bir çox əla xüsusiyyətlərinə görə böyük diqqəti cəlb etsə də, indiyədək onlar yan divar kimi problemlərlə üzləşiblər. cihazın ölçüsü kiçildikcə pisləşən korroziya ziyanı. Bundan əlavə, qütbləşmə sahələrinin mövcudluğuna görə, dalğa uzunluğu/rəng qeyri-sabitliyi var. Bu problem üçün qeyri-qütblü və yarımqütblü InGaN və fotonik kristal boşluq həlləri təklif edilmişdir, lakin hazırda onlar qənaətbəxş deyil.
“Light Science and Applications” jurnalında dərc olunan yeni məqalədə, Annabel ştatının Miçiqan Universitetinin professoru Zetian Minin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar mikronaltı miqyaslı yaşıl LED iii – bu maneələri birdəfəlik dəf edən nitridi inkişaf etdiriblər. Bu µledlər selektiv regional plazma yardımlı molekulyar şüa epitaksisi ilə sintez edilmişdir. Ənənəvi yuxarıdan aşağıya yanaşmadan tamamilə fərqli olaraq, buradakı µled onlarla nanometrlə ayrılmış hər birinin diametri 100-200 nm olan bir sıra nanotellərdən ibarətdir. Bu aşağıdan yuxarıya yanaşma yanal divar korroziyasının zədələnməsinin qarşısını alır.
Cihazın aktiv bölgə olaraq da bilinən işıq yayan hissəsi nanotel morfologiyası ilə xarakterizə olunan nüvəli çoxlu kvant quyusu (MQW) strukturlarından ibarətdir. Xüsusilə, MQW InGaN quyusu və AlGaN maneəsindən ibarətdir. Qrup III elementlərinin indium, qallium və alüminiumun yan divarlarında adsorbsiya edilmiş atom miqrasiyasındakı fərqlərə görə, GaN/AlGaN qabığının MQW nüvəsini burrito kimi sardığı nanotellərin yan divarlarında indiumun olmadığını aşkar etdik. Tədqiqatçılar müəyyən etdilər ki, bu GaN/AlGaN qabığının Al tərkibi nanotellərin elektron inyeksiya tərəfindən deşik inyeksiya tərəfinə qədər tədricən azalıb. GaN və AlN daxili qütbləşmə sahələrinin fərqinə görə, AlGaN təbəqəsindəki Al tərkibinin belə həcm qradiyenti sərbəst elektronları induksiya edir, onlar MQW nüvəsinə asanlıqla axır və qütbləşmə sahəsini azaltmaqla rəng qeyri-sabitliyini yüngülləşdirir.
Əslində, tədqiqatçılar müəyyən etdilər ki, diametri bir mikrondan az olan cihazlar üçün elektrolüminessensin pik dalğa uzunluğu və ya cərəyandan qaynaqlanan işıq emissiyası cari enjeksiyonun dəyişməsinin miqyasına uyğun olaraq sabit qalır. Bundan əlavə, professor Mi komandası daha əvvəl silikon üzərində nanotelli ledləri yetişdirmək üçün silikon üzərində yüksək keyfiyyətli GaN örtüklərinin yetişdirilməsi metodunu işləyib hazırlamışdı. Beləliklə, µled digər CMOS elektronikası ilə inteqrasiyaya hazır olan Si substratında oturur.
Bu µled asanlıqla bir çox potensial tətbiqlərə malikdir. Çipdə inteqrasiya olunmuş RGB displeyinin emissiya dalğa uzunluğu qırmızıya qədər genişləndikcə cihaz platforması daha möhkəm olacaq.
Göndərmə vaxtı: 10 yanvar 2023-cü il