L-LED tradizzjonali rrivoluzzjonaw il-qasam tad-dawl u l-wiri minħabba l-prestazzjoni superjuri tagħhom f'termini ta' effiċjenza, stabbiltà u daqs tal-apparat. L-LEDs huma tipikament munzelli ta' films semikondutturi rqaq b'dimensjonijiet laterali ta' millimetri, ħafna iżgħar minn apparati tradizzjonali bħal bozoz inkandexxenti u tubi katodiċi. Madankollu, applikazzjonijiet optoelettroniċi emerġenti, bħar-realtà virtwali u miżjuda, jeħtieġu LEDs fid-daqs ta' mikron jew inqas. It-tama hi li l-LEDs fuq skala mikro jew submikron (µleds) ikomplu jkollhom ħafna mill-kwalitajiet superjuri li l-LEDs tradizzjonali diġà għandhom, bħal emissjoni stabbli ħafna, effiċjenza u luminożità għolja, konsum ta' enerġija ultra-baxx, u emissjoni b'kulur sħiħ, filwaqt li jkunu madwar miljun darba iżgħar fiż-żona, li jippermettu wirjiet aktar kompatti. Ċipep LED bħal dawn jistgħu wkoll iwittu t-triq għal ċirkwiti fotoniċi aktar qawwija jekk jistgħu jitkabbru f'ċippa waħda fuq Si u jiġu integrati ma' elettronika komplementari ta' semikondutturi tal-ossidu tal-metall (CMOS).
Madankollu, s'issa, µleds bħal dawn baqgħu elużivi, speċjalment fil-medda ta' wavelengths ta' emissjoni minn aħdar għal aħmar. L-approċċ tradizzjonali tal-led µ-led huwa proċess minn fuq għal isfel fejn il-films quantum well (QW) tal-InGaN jiġu inċiżi f'apparati fuq skala mikro permezz ta' proċess ta' inċiżjoni. Filwaqt li l-µleds tat-tio2 ibbażati fuq InGaN QW b'film irqiq ġibdu ħafna attenzjoni minħabba ħafna mill-proprjetajiet eċċellenti tal-InGaN, bħat-trasport effiċjenti tat-trasportatur u l-aġġustabbiltà tat-wavelength fil-medda viżibbli kollha, s'issa kienu milquta minn kwistjonijiet bħal ħsara mill-korrużjoni tal-ħitan tal-ġenb li tiggrava hekk kif id-daqs tal-apparat jiċkien. Barra minn hekk, minħabba l-eżistenza ta' kampi ta' polarizzazzjoni, għandhom instabbiltà tat-wavelength/kulur. Għal din il-problema, ġew proposti soluzzjonijiet ta' InGaN mhux polari u semi-polari u kavità tal-kristall fotoniku, iżda fil-preżent mhumiex sodisfaċenti.
F'dokument ġdid ippubblikat f'Light Science and Applications, riċerkaturi mmexxija minn Zetian Mi, professur fl-Università ta' Michigan, Annabel, żviluppaw LED aħdar iii – nitride fuq skala submikron li jegħleb dawn l-ostakli darba għal dejjem. Dawn il-µleds ġew sintetizzati permezz ta' epitaxy ta' raġġ molekulari assistita minn plażma reġjonali selettiva. B'kuntrast qawwi mal-approċċ tradizzjonali minn fuq għal isfel, il-µled hawnhekk jikkonsisti minn firxa ta' nanowires, kull wieħed b'dijametru ta' 100 sa 200 nm biss, separati b'għexieren ta' nanometri. Dan l-approċċ minn isfel għal fuq essenzjalment jevita ħsara mill-korrużjoni tal-ħitan laterali.
Il-parti li tarmi d-dawl tal-apparat, magħrufa wkoll bħala r-reġjun attiv, hija magħmula minn strutturi ta' core-shell multiple quantum well (MQW) ikkaratterizzati minn morfoloġija tan-nanowire. B'mod partikolari, l-MQW jikkonsisti mill-bir InGaN u l-barriera AlGaN. Minħabba d-differenzi fil-migrazzjoni tal-atomi assorbiti tal-elementi tal-Grupp III indju, gallju u aluminju fuq il-ħitan tal-ġenb, sibna li l-indju kien nieqes fuq il-ħitan tal-ġenb tan-nanowires, fejn il-qoxra GaN/AlGaN keffnet il-qalba MQW bħal burrito. Ir-riċerkaturi sabu li l-kontenut ta' Al ta' din il-qoxra GaN/AlGaN naqas gradwalment min-naħa tal-injezzjoni tal-elettroni tan-nanowires għan-naħa tal-injezzjoni tat-toqob. Minħabba d-differenza fil-kampi interni tal-polarizzazzjoni ta' GaN u AlN, tali gradjent tal-volum tal-kontenut ta' Al fis-saff AlGaN jikkaġuna elettroni ħielsa, li huma faċli biex jiċċirkolaw fil-qalba MQW u jtaffu l-instabbiltà tal-kulur billi jnaqqsu l-kamp tal-polarizzazzjoni.
Fil-fatt, ir-riċerkaturi sabu li għal apparati b'dijametru ta' inqas minn mikron wieħed, il-quċċata tal-wavelength tal-elettroluminexxenza, jew l-emissjoni tad-dawl indotta mill-kurrent, tibqa' kostanti fuq ordni ta' kobor tal-bidla fl-injezzjoni tal-kurrent. Barra minn hekk, it-tim tal-Professur Mi qabel żviluppa metodu għat-tkabbir ta' kisi GaN ta' kwalità għolja fuq is-silikon biex jikber LEDs tan-nanowire fuq is-silikon. Għalhekk, µled joqgħod fuq sottostrat tas-Si lest għall-integrazzjoni ma' elettronika CMOS oħra.
Dan il-µled faċilment għandu ħafna applikazzjonijiet potenzjali. Il-pjattaforma tal-apparat se ssir aktar robusta hekk kif it-tul tal-mewġa tal-emissjoni tad-displej RGB integrat fuq iċ-ċippa jespandi għal aħmar.
Ħin tal-posta: 10 ta' Jannar 2023