El LED tradicional ha revolucionat el camp de la il·luminació i la visualització a causa del seu rendiment superior en termes d'eficiència, estabilitat i mida del dispositiu.Els LED solen ser piles de pel·lícules primes de semiconductors amb dimensions laterals de mil·límetres, molt més petites que els dispositius tradicionals, com ara bombetes incandescents i tubs catòdics.No obstant això, les aplicacions optoelectròniques emergents, com la realitat virtual i augmentada, requereixen LEDs de la mida de micres o menys.L'esperança és que els LED d'escala micro o submicrònica (µleds) continuïn tenint moltes de les qualitats superiors que ja tenen els leds tradicionals, com ara una emissió altament estable, una gran eficiència i brillantor, un consum d'energia molt baix i una emissió a tot color. tot i que és aproximadament un milió de vegades més petita en superfície, permetent pantalles més compactes.Aquests xips led també podrien obrir el camí per a circuits fotònics més potents si es poden fer créixer amb un sol xip a Si i integrar-se amb l'electrònica complementària de semiconductors d'òxid metàl·lic (CMOS).
Tanmateix, fins ara, aquests µleds s'han mantingut esquius, especialment en el rang de longitud d'ona d'emissió de color verd a vermell.L'enfocament µ-led led tradicional és un procés de dalt a baix en què les pel·lícules de pou quàntic InGaN (QW) es gravan en dispositius a microescala mitjançant un procés de gravat.Tot i que els µleds tio2 basats en InGaN QW de pel·lícula prima han cridat molta atenció a causa de moltes de les excel·lents propietats d'InGaN, com ara el transport eficient del portador i la sintonització de la longitud d'ona a tot el rang visible, fins ara han estat afectats per problemes com ara la paret lateral. danys per corrosió que empitjoren a mesura que la mida del dispositiu es redueix.A més, a causa de l'existència de camps de polarització, presenten inestabilitat de longitud d'ona/color.Per a aquest problema, s'han proposat solucions d'InGaN no polars i semipolars i cavitats de cristall fotònic, però actualment no són satisfactòries.
En un nou article publicat a Light Science and Applications, els investigadors dirigits per Zetian Mi, professor de la Universitat de Michigan, Annabel, han desenvolupat un LED verd iii a escala submicronica: nitrur que supera aquests obstacles d'una vegada per totes.Aquests µleds es van sintetitzar mitjançant epitaxia selectiva de feix molecular assistida per plasma regional.En fort contrast amb l'enfocament tradicional de dalt a baix, el µled aquí consisteix en una matriu de nanocables, cadascun de només 100 a 200 nm de diàmetre, separats per desenes de nanòmetres.Aquest enfocament de baix a dalt evita essencialment danys per corrosió de la paret lateral.
La part emissora de llum del dispositiu, també coneguda com a regió activa, es compon d'estructures de pous quàntics múltiples (MQW) de nucli de closca caracteritzades per la morfologia de nanofils.En particular, el MQW consisteix en el pou InGaN i la barrera AlGaN.A causa de les diferències en la migració d'àtoms adsorbits dels elements del grup III indi, gal·li i alumini a les parets laterals, vam trobar que faltava l'indi a les parets laterals dels nanofils, on la closca de GaN / AlGaN embolicava el nucli MQW com un burrito.Els investigadors van trobar que el contingut d'Al d'aquesta carcassa de GaN/AlGaN va disminuir gradualment des del costat d'injecció d'electrons dels nanofils fins al costat d'injecció del forat.A causa de la diferència en els camps de polarització interns de GaN i AlN, aquest gradient de volum del contingut d'Al a la capa d'AlGaN indueix electrons lliures, que són fàcils de fluir al nucli MQW i alleujar la inestabilitat del color reduint el camp de polarització.
De fet, els investigadors han descobert que per als dispositius de menys d'una micra de diàmetre, la longitud d'ona màxima de l'electroluminescència, o emissió de llum induïda pel corrent, es manté constant en un ordre de magnitud del canvi en la injecció actual.A més, l'equip del professor Mi ha desenvolupat prèviament un mètode per fer créixer recobriments de GaN d'alta qualitat sobre silici per fer créixer leds de nanofils sobre silici.Així, un µled es troba en un substrat de Si preparat per a la integració amb altres electrònics CMOS.
Aquest µled té fàcilment moltes aplicacions potencials.La plataforma del dispositiu serà més robusta a mesura que la longitud d'ona d'emissió de la pantalla RGB integrada al xip s'expandeixi al vermell.
Hora de publicació: 10-gen-2023