Салттуу LED жарыктандыруу жана дисплей тармагында революция жасады, анткени алардын натыйжалуулугу, туруктуулугу жана түзмөктүн өлчөмү боюнча жогорку көрсөткүчтөрү бар. LEDдер, адатта, каптал өлчөмдөрү миллиметр болгон жука жарым өткөргүч пленкалардын жыйындысы болуп саналат, алар ысытуу лампалары жана катод түтүктөрү сыяктуу салттуу түзмөктөргө караганда бир топ кичине. Бирок, виртуалдык жана кеңейтилген чындык сыяктуу жаңыдан пайда болуп жаткан оптоэлектрондук колдонмолор микрон же андан аз өлчөмдөгү LEDдерди талап кылат. Үмүт - микро же субмикрондук масштабдагы LEDдер (µledдер) салттуу LEDдердегидей эле жогорку туруктуу эмиссия, жогорку натыйжалуулук жана жарыктык, өтө аз энергия керектөө жана толук түстүү эмиссия сыяктуу көптөгөн жогорку сапаттарга ээ бойдон калууда, бирок аянты боюнча миллион эсе кичине болуп, компакттуу дисплейлерди түзүүгө мүмкүндүк берет. Мындай LED чиптери Siде бир чиптүү өстүрүлүп, кошумча металл кычкылы жарым өткөргүч (CMOS) электроникасы менен интеграцияланса, күчтүүрөөк фотондук схемаларга жол ачышы мүмкүн.
Бирок, азырынча мындай µledдер, айрыкча жашылдан кызылга чейинки эмиссиянын толкун узундугунун диапазонунда, табылбай келет. Салттуу светодиод µ-led ыкмасы - бул InGaN кванттык кудук (QW) пленкалары микромасштабдуу түзүлүштөргө оюу процесси аркылуу оюлуп түшүрүлгөн жогорудан төмөн карай жүргүзүлүүчү процесс. Жука пленкалуу InGaN QW негизиндеги tio2 µledдери InGaNдын көптөгөн мыкты касиеттерине, мисалы, көрүнгөн диапазондо натыйжалуу ташуучулардын ташуусуна жана толкун узундугун тууралоого байланыштуу көңүлдү бурса да, ушул убакка чейин алар түзмөктүн өлчөмү кичирейген сайын күчөгөн каптал дубалдын коррозияга учурашы сыяктуу көйгөйлөр менен жабыркап келет. Мындан тышкары, поляризация талааларынын болушунан улам, алар толкун узундугу/түс туруксуздугуна ээ. Бул көйгөй үчүн полярдуу эмес жана жарым полярдуу InGaN жана фотондук кристалл көңдөйүнүн чечимдери сунушталган, бирок алар учурда канааттандырарлык эмес.
Light Science and Applications журналында жарыяланган жаңы макалада Мичиган университетинин профессору, Аннабелдеги Зетиан Ми жетектеген изилдөөчүлөр бул тоскоолдуктарды биротоло жеңип чыккан субмикрондук масштабдагы жашыл LED iii – нитридин иштеп чыгышты. Бул мкледдер селективдүү аймактык плазма менен жардам берүүчү молекулярдык нур эпитаксиясы аркылуу синтезделген. Салттуу жогорудан төмөн карай ыкмадан кескин айырмаланып, бул жердеги мклед ар биринин диаметри 100дөн 200 нмге чейинки жана ондогон нанометрлер менен бөлүнгөн нано зымдардын массивинен турат. Бул төмөндөн жогору карай ыкма каптал дубалдын коррозиядан жабыркашына жол бербейт.
Түзмөктүн жарык чыгаруучу бөлүгү, ошондой эле активдүү аймак деп аталат, нанозым морфологиясы менен мүнөздөлгөн өзөк-кабык көп кванттык кудук (MQW) структураларынан турат. Атап айтканда, MQW InGaN кудугунан жана AlGaN тосмосунан турат. III топтун элементтеринин индий, галлий жана алюминийдин каптал дубалдарындагы адсорбцияланган атом миграциясындагы айырмачылыктардан улам, биз GaN/AlGaN кабыгы MQW өзөгүн буррито сыяктуу ороп турган нанозымдардын каптал дубалдарында индий жок экенин аныктадык. Изилдөөчүлөр бул GaN/AlGaN кабыгынын Al курамы нанозымдардын электрон инъекциясы тарабынан тешик инъекциясы тарабына акырындык менен төмөндөй турганын аныкташкан. GaN жана AlN ички поляризация талааларынын айырмачылыгынан улам, AlGaN катмарындагы Al курамынын мындай көлөмдүк градиенти MQW өзөгүнө оңой агып, поляризация талаасын азайтуу менен түстүн туруксуздугун басаңдатуучу эркин электрондорду индукциялайт.
Чындыгында, изилдөөчүлөр диаметри бир микрондон кичине түзмөктөр үчүн электролюминесценциянын же токтун таасири менен жарыктын эмиссиясынын эң жогорку толкун узундугу токтун инъекциясынын өзгөрүшүнүн чоңдугуна жараша туруктуу бойдон калаарын аныкташкан. Мындан тышкары, профессор Минин командасы мурда кремнийде нано зымдуу светодиоддорду өстүрүү үчүн кремнийде жогорку сапаттагы GaN каптоолорун өстүрүү ыкмасын иштеп чыгышкан. Ошентип, µled башка CMOS электроникасы менен интеграциялоого даяр Si субстратында жайгашкан.
Бул µled көптөгөн потенциалдуу колдонмолорго ээ. Чиптеги интеграцияланган RGB дисплейинин нурлануу толкун узундугу кызылга кеңейген сайын, түзмөк платформасы бекемирээк болот.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 10-январы