LED tradisional wis ngrevolusi bidang cahya lan tampilan amarga kinerjane sing unggul ing babagan efisiensi, stabilitas, lan ukuran piranti. LED biasane tumpukan film semikonduktor tipis kanthi dimensi lateral milimeter, luwih cilik tinimbang piranti tradisional kayata bohlam pijar lan tabung katoda. Nanging, aplikasi optoelektronik sing muncul, kayata virtual lan augmented reality, mbutuhake LED kanthi ukuran mikron utawa kurang. Pangarep-arepe yaiku LED skala mikro utawa submikron (µled) terus duwe akeh kualitas unggul sing wis diduweni LED tradisional, kayata emisi sing stabil banget, efisiensi lan padhange sing dhuwur, konsumsi daya ultra-rendah, lan emisi warna lengkap, nalika jembaré udakara sayuta kali luwih cilik, saengga tampilan luwih kompak. Chip LED kasebut uga bisa mbukak dalan kanggo sirkuit fotonik sing luwih kuat yen bisa dikembangake dadi chip tunggal ing Si lan diintegrasikan karo elektronik semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS).
Nanging, nganti saiki, µled kaya ngono isih angel ditemokake, utamane ing kisaran dawa gelombang emisi ijo nganti abang. Pendekatan µ-led led tradisional minangka proses top-down ing ngendi film sumur kuantum (QW) InGaN diukir menyang piranti skala mikro liwat proses etsa. Nalika µled tio2 berbasis QW InGaN film tipis wis narik kawigaten amarga akeh sifat InGaN sing apik banget, kayata transportasi pembawa sing efisien lan tunabilitas dawa gelombang ing saindenging kisaran sing katon, nganti saiki wis diganggu dening masalah kayata kerusakan korosi dinding samping sing saya parah nalika ukuran piranti menyusut. Kajaba iku, amarga anane medan polarisasi, dheweke duwe ketidakstabilan dawa gelombang/warna. Kanggo masalah iki, solusi rongga kristal fotonik lan InGaN non-polar lan semi-polar wis diusulake, nanging saiki durung memuaskan.
Ing makalah anyar sing diterbitake ing Light Science and Applications, para peneliti sing dipimpin dening Zetian Mi, profesor ing Universitas Michigan, Annabel, wis ngembangake LED ijo iii - nitrida skala submikron sing ngatasi alangan kasebut sapisan lan kanggo kabeh. µled iki disintesis dening epitaksi sinar molekuler sing dibantu plasma regional selektif. Beda banget karo pendekatan top-down tradisional, µled ing kene kasusun saka susunan kawat nano, saben-saben mung diameter 100 nganti 200 nm, dipisahake dening puluhan nanometer. Pendekatan bottom-up iki intine ngindhari kerusakan korosi tembok lateral.
Bagean piranti sing ngetokake cahya, uga dikenal minangka wilayah aktif, kasusun saka struktur sumur kuantum ganda (MQW) inti-cangkang sing ditondoi dening morfologi kawat nano. Utamane, MQW kasusun saka sumur InGaN lan alangi AlGaN. Amarga bedane migrasi atom sing diserap saka unsur Grup III indium, galium, lan aluminium ing tembok sisih, kita nemokake yen indium ilang ing tembok sisih kawat nano, ing ngendi cangkang GaN/AlGaN mbungkus inti MQW kaya burrito. Para peneliti nemokake yen isi Al saka cangkang GaN/AlGaN iki mudhun kanthi bertahap saka sisih injeksi elektron kawat nano menyang sisih injeksi bolongan. Amarga bedane ing medan polarisasi internal GaN lan AlN, gradien volume isi Al ing lapisan AlGaN nyebabake elektron bebas, sing gampang mili menyang inti MQW lan ngatasi ketidakstabilan warna kanthi nyuda medan polarisasi.
Nyatane, para peneliti nemokake manawa kanggo piranti sing diametere kurang saka siji mikron, dawa gelombang puncak electroluminescence, utawa emisi cahya sing diinduksi arus, tetep konstan kanthi urutan gedhene owah-owahan injeksi arus. Kajaba iku, tim Profesor Mi sadurunge wis ngembangake metode kanggo nandur lapisan GaN berkualitas tinggi ing silikon kanggo nandur LED nanowire ing silikon. Kanthi mangkono, µled dumunung ing substrat Si sing siap diintegrasi karo elektronik CMOS liyane.
µled iki nduweni akeh potensi aplikasi. Platform piranti iki bakal dadi luwih kuat nalika dawa gelombang emisi tampilan RGB terintegrasi ing chip ngembang dadi abang.
Wektu kiriman: 10-Januari-2023