An'anaviy LEDlar samaradorlik, barqarorlik va qurilma o'lchamlari jihatidan yuqori ishlashi tufayli yoritish va displey sohasida inqilob qildi. LEDlar odatda millimetrli yon o'lchamlarga ega yupqa yarimo'tkazgichli plyonkalar to'plami bo'lib, ular akkor lampalar va katod naychalari kabi an'anaviy qurilmalarga qaraganda ancha kichikroq. Biroq, virtual va kengaytirilgan reallik kabi yangi paydo bo'layotgan optoelektronik ilovalar mikron yoki undan kichikroq o'lchamdagi LEDlarni talab qiladi. Umid qilamizki, mikro yoki submikron o'lchamdagi LEDlar (µledlar) an'anaviy LEDlarning yuqori barqaror emissiya, yuqori samaradorlik va yorqinlik, juda past quvvat sarfi va to'liq rangli emissiya kabi ko'plab ustun fazilatlariga ega bo'lib, maydoni jihatidan million baravar kichikroq bo'lib, yanada ixcham displeylar yaratishga imkon beradi. Bunday LED chiplari, agar ularni Si asosida bitta chipli o'stirish va qo'shimcha metall oksidi yarimo'tkazgich (CMOS) elektronikasi bilan birlashtirish mumkin bo'lsa, yanada kuchli fotonik sxemalar uchun ham yo'l ochishi mumkin.
Biroq, hozirgacha bunday µledlar, ayniqsa yashildan qizilgacha bo'lgan emissiya to'lqin uzunligi diapazonida, noma'lumligicha qolmoqda. An'anaviy LED µledli yondashuv yuqoridan pastga qarab amalga oshiriladigan jarayon bo'lib, unda InGaN kvant qudug'i (QW) plyonkalari mikro miqyosli qurilmalarga o'yib ishlov berish jarayoni orqali o'yib ishlangan. Yupqa plyonkali InGaN QW asosidagi tio2 µledlari InGaN ning ko'plab ajoyib xususiyatlari, masalan, samarali tashuvchi transporti va ko'rinadigan diapazon bo'ylab to'lqin uzunligini sozlash qobiliyati tufayli katta e'tiborni tortgan bo'lsa-da, hozirgacha ular qurilma o'lchami kichrayib borishi bilan yomonlashadigan yon devor korroziya shikastlanishi kabi muammolar bilan qiynalib kelmoqda. Bundan tashqari, polyarizatsiya maydonlarining mavjudligi tufayli ular to'lqin uzunligi/rang beqarorligiga ega. Ushbu muammo uchun qutbsiz va yarim qutbli InGaN va fotonik kristall bo'shliqlari yechimlari taklif qilingan, ammo ular hozirda qoniqarli emas.
Light Science and Applications jurnalida chop etilgan yangi maqolada Michigan universiteti professori, Annabel Zetian Mi boshchiligidagi tadqiqotchilar ushbu to'siqlarni bir marta va butunlay yengib o'tadigan submikron masshtabli yashil LED iii – nitridini ishlab chiqdilar. Ushbu µledlar selektiv mintaqaviy plazma yordamida molekulyar nur epitaksiyasi orqali sintez qilindi. An'anaviy yuqoridan pastga yondashuvdan keskin farqli o'laroq, bu yerdagi µled o'nlab nanometrlar bilan ajratilgan, har biri diametri atigi 100 dan 200 nm gacha bo'lgan nanosimlar massividan iborat. Ushbu pastdan yuqoriga yondashuv asosan yon devor korroziyasining shikastlanishidan saqlaydi.
Qurilmaning yorug'lik chiqaradigan qismi, shuningdek, faol mintaqa sifatida ham tanilgan, nanosimlar morfologiyasi bilan tavsiflangan yadro-qobiqli ko'p kvant quduqlari (MQW) tuzilmalaridan iborat. Xususan, MQW InGaN qudug'i va AlGaN to'sig'idan iborat. III guruh elementlarining indiy, galliy va alyuminiyning yon devorlardagi adsorblangan atom migratsiyasidagi farqlar tufayli, biz nanosimlarning yon devorlarida indiy yo'qligini aniqladik, bu yerda GaN/AlGaN qobig'i MQW yadrosini burrito kabi o'rab olgan. Tadqiqotchilar ushbu GaN/AlGaN qobig'ining Al miqdori nanosimlarning elektron in'ektsiya tomonidan teshik in'ektsiya tomoniga asta-sekin kamayib borishini aniqladilar. GaN va AlN ning ichki polyarizatsiya maydonlaridagi farq tufayli, AlGaN qatlamidagi Al miqdorining bunday hajm gradiyenti MQW yadrosiga osongina oqib tushadigan va polyarizatsiya maydonini kamaytirish orqali rang beqarorligini yumshatadigan erkin elektronlarni keltirib chiqaradi.
Darhaqiqat, tadqiqotchilar diametri bir mikrondan kam bo'lgan qurilmalar uchun elektroluminestsentsiyaning eng yuqori to'lqin uzunligi yoki tok ta'sirida yorug'lik emissiyasi tok in'ektsiyasining o'zgarishi kattaligiga qarab o'zgarmas bo'lib qolishini aniqladilar. Bundan tashqari, professor Mi jamoasi ilgari kremniyda nanosimli LEDlarni o'stirish uchun kremniyda yuqori sifatli GaN qoplamalarini o'stirish usulini ishlab chiqqan edi. Shunday qilib, µled boshqa CMOS elektronikasi bilan integratsiyalashishga tayyor Si substratida joylashgan.
Ushbu µled osongina ko'plab potentsial qo'llanmalarga ega. Chipdagi o'rnatilgan RGB displeyning emissiya to'lqin uzunligi qizil rangga kengaygan sari qurilma platformasi yanada mustahkam bo'ladi.
Nashr vaqti: 2023-yil 10-yanvar