Ənənəvi LED-lər səmərəlilik, sabitlik və cihaz ölçüsü baxımından üstün performanslarına görə işıqlandırma və displey sahəsində inqilab yaratmışdır. LED-lər adətən közərmə lampaları və katod boruları kimi ənənəvi cihazlardan daha kiçik olan millimetr yan ölçüləri olan nazik yarımkeçirici filmlərin yığınlarıdır. Lakin, virtual və genişləndirilmiş reallıq kimi yeni yaranan optoelektronik tətbiqlər mikron və ya daha az ölçüdə LED-lər tələb edir. Ümid olunur ki, mikro və ya submikron miqyaslı LED-lər (µledlər) ənənəvi LED-lərin artıq malik olduğu bir çox üstün keyfiyyətlərə, məsələn, yüksək sabit emissiya, yüksək səmərəlilik və parlaqlıq, ultra aşağı enerji istehlakı və tam rəngli emissiyaya malik olmağa davam edir, eyni zamanda sahəsi təxminən milyon dəfə kiçikdir və daha kompakt displeylər yaratmağa imkan verir. Bu cür LED çipləri, Si üzərində tək çipli yetişdirilə və tamamlayıcı metal oksid yarımkeçirici (CMOS) elektronika ilə inteqrasiya oluna bilsələr, daha güclü fotonik dövrələr üçün də yol aça bilər.
Lakin, bu günə qədər belə µledlər, xüsusən də yaşıldan qırmızıya emissiya dalğa uzunluğu diapazonunda, qeyri-müəyyən olaraq qalmışdır. Ənənəvi LED µled yanaşması, InGaN kvant quyusu (QW) filmlərinin aşındırma prosesi vasitəsilə mikromiqyaslı cihazlara həkk olunduğu yuxarıdan aşağıya doğru bir prosesdir. Nazik təbəqəli InGaN QW əsaslı tio2 µledlər, InGaN-ın bir çox əla xüsusiyyətlərinə, məsələn, görünən diapazon boyunca səmərəli daşıyıcı daşınmasına və dalğa uzunluğunun tənzimlənməsinə görə çox diqqət çəksə də, indiyə qədər cihaz ölçüsü kiçildikcə daha da pisləşən yan divar korroziyası zədələnməsi kimi problemlərlə üzləşiblər. Bundan əlavə, polyarizasiya sahələrinin mövcudluğu səbəbindən onlar dalğa uzunluğu/rəng qeyri-sabitliyinə malikdirlər. Bu problem üçün qeyri-polyar və yarımpolyar InGaN və fotonik kristal boşluq həlləri təklif edilmişdir, lakin onlar hazırda qənaətbəxş deyil.
"Light Science and Applications" jurnalında dərc olunmuş yeni bir məqalədə Miçiqan Universitetinin professoru Zetian Mi-nin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar bu maneələri birdəfəlik aradan qaldıran submikron miqyaslı yaşıl LED iii - nitrid hazırlayıblar. Bu µledlər selektiv regional plazma ilə dəstəklənən molekulyar şüa epitaksiyası ilə sintez edilib. Ənənəvi yuxarıdan aşağıya yanaşmadan kəskin şəkildə fərqli olaraq, buradakı µled, hər biri diametri cəmi 100-200 nm olan və onlarla nanometrlə ayrılmış bir sıra nanotellərdən ibarətdir. Bu aşağıdan yuxarıya yanaşma, əsasən, yan divarların korroziya zədələnməsinin qarşısını alır.
Cihazın işıq saçan hissəsi, həmçinin aktiv bölgə kimi də tanınır, nanotel morfologiyası ilə xarakterizə olunan nüvə-qabıqlı çoxlu kvant quyusu (MQW) strukturlarından ibarətdir. Xüsusilə, MQW InGaN quyusundan və AlGaN baryerindən ibarətdir. Yan divarlarda III Qrup elementləri indium, qallium və alüminiumun adsorbsiya olunmuş atom miqrasiyasındakı fərqlərə görə, GaN/AlGaN qabığının MQW nüvəsini burrito kimi bürüdüyü nanotellərin yan divarlarında indiumun olmadığını aşkar etdik. Tədqiqatçılar bu GaN/AlGaN qabığının Al tərkibinin nanotellərin elektron inyeksiya tərəfindən dəlik inyeksiya tərəfinə tədricən azaldığını aşkar etdilər. GaN və AlN-in daxili polyarizasiya sahələrindəki fərqə görə, AlGaN təbəqəsindəki Al tərkibinin bu cür həcm qradiyenti MQW nüvəsinə asanlıqla axan və polyarizasiya sahəsini azaltmaqla rəng qeyri-sabitliyini azaldan sərbəst elektronları induksiya edir.
Əslində, tədqiqatçılar diametri bir mikrondan az olan cihazlar üçün elektrolüminesansın və ya cərəyanla induksiya olunan işıq emissiyasının pik dalğa uzunluğunun cərəyan inyeksiyasındakı dəyişikliyin böyüklüyünə görə sabit qaldığını aşkar ediblər. Bundan əlavə, professor Minin komandası əvvəllər silikon üzərində yüksək keyfiyyətli GaN örtüklərinin yetişdirilməsi və silikon üzərində nanotel LED-lərin yetişdirilməsi üçün bir üsul hazırlamışdı. Beləliklə, µled digər CMOS elektronikası ilə inteqrasiyaya hazır olan Si substratının üzərində yerləşir.
Bu µledin bir çox potensial tətbiqi var. Çipdəki inteqrasiya olunmuş RGB displeyin emissiya dalğa uzunluğu qırmızıya qədər genişləndikcə cihaz platforması daha da möhkəmlənəcək.
Yayımlanma vaxtı: 10 Yanvar 2023