Ang tradisyonal nga LED nakapausab sa natad sa suga ug display tungod sa ilang labaw nga performance sa termino sa efficiency, stability ug gidak-on sa device. Ang mga LED kasagaran mga stack sa nipis nga semiconductor films nga adunay lateral dimensions nga milimetro, mas gamay kay sa tradisyonal nga mga device sama sa incandescent bulbs ug cathode tubes. Bisan pa, ang mga bag-ong optoelectronic applications, sama sa virtual ug augmented reality, nanginahanglan og mga LED nga adunay gidak-on nga microns o mas ubos pa. Ang paglaum mao nga ang micro – o submicron scale LED (µleds) magpadayon nga adunay daghang labaw nga mga kalidad nga anaa na sa tradisyonal nga mga LED, sama sa highly stable emission, high efficiency ug brightness, ultra-low power consumption, ug full-color emission, samtang mga usa ka milyon ka pilo nga mas gamay sa lugar, nga nagtugot sa mas compact displays. Ang ingon nga mga led chips mahimo usab nga magbukas sa dalan alang sa mas gamhanan nga photonic circuits kung kini mahimong ipatubo nga single-chip sa Si ug i-integrate sa complementary metal oxide semiconductor (CMOS) electronics.
Apan, hangtod karon, ang maong mga µled nagpabiling lisod pangitaon, ilabi na sa berde ngadto sa pula nga emission wavelength range. Ang tradisyonal nga led µ-led approach usa ka top-down nga proseso diin ang InGaN quantum well (QW) films gi-etch sa mga micro-scale device pinaagi sa etching process. Samtang ang thin-film InGaN QW-based tio2 µleds nakadani og daghang atensyon tungod sa daghang maayo kaayong mga kabtangan sa InGaN, sama sa episyente nga carrier transport ug wavelength tunability sa tibuok visible range, hangtod karon kini gihasol sa mga isyu sama sa side-wall corrosion damage nga mograbe samtang mokunhod ang gidak-on sa device. Dugang pa, tungod sa paglungtad sa polarization fields, kini adunay wavelength/color instability. Alang niini nga problema, ang mga non-polar ug semi-polar nga InGaN ug photonic crystal cavity solutions gisugyot, apan dili kini makatagbaw sa pagkakaron.
Sa usa ka bag-ong papel nga gipatik sa Light Science and Applications, ang mga tigdukiduki nga gipangulohan ni Zetian Mi, usa ka propesor sa University of Michigan, si Annabel, nakaugmad og usa ka submicron scale green LED iii – nitride nga makabuntog niining mga babag sa hingpit. Kini nga mga µled gi-synthesize pinaagi sa selective regional plasma-assisted molecular beam epitaxy. Sukwahi kaayo sa tradisyonal nga top-down approach, ang µled dinhi gilangkoban sa usa ka han-ay sa mga nanowire, ang matag usa 100 ngadto sa 200 nm lang ang diyametro, nga gibulag sa napulo ka nanometer. Kini nga bottom-up approach sa panguna naglikay sa kadaot sa lateral wall corrosion.
Ang light-emitting nga bahin sa device, nailhan usab nga active region, gilangkoban sa core-shell multiple quantum well (MQW) structures nga gihulagway sa nanowire morphology. Sa partikular, ang MQW gilangkoban sa InGaN well ug sa AlGaN barrier. Tungod sa mga kalainan sa adsorbed atom migration sa Group III elements nga indium, gallium ug aluminum sa side walls, among nakita nga ang indium nawala sa side walls sa mga nanowires, diin ang GaN/AlGaN shell miputos sa MQW core sama sa usa ka burrito. Nakita sa mga tigdukiduki nga ang Al content niining GaN/AlGaN shell hinay-hinay nga mikunhod gikan sa electron injection side sa mga nanowires ngadto sa hole injection side. Tungod sa kalainan sa internal polarization fields sa GaN ug AlN, ang maong volume gradient sa Al content sa AlGaN layer nag-induce og free electrons, nga dali nga moagos ngadto sa MQW core ug makapahupay sa color instability pinaagi sa pagpakunhod sa polarization field.
Sa tinuod lang, nadiskobrehan sa mga tigdukiduki nga para sa mga device nga ubos sa usa ka micron ang diyametro, ang peak wavelength sa electroluminescence, o current-induced light emission, magpabilin nga makanunayon sa usa ka order sa magnitude sa pagbag-o sa current injection. Dugang pa, ang team ni Professor Mi kaniadto nakaugmad og pamaagi para sa pagpatubo og taas nga kalidad nga GaN coatings sa silicon aron mapatubo ang nanowire leds sa silicon. Busa, ang usa ka µled molingkod sa usa ka Si substrate nga andam na alang sa integrasyon sa ubang CMOS electronics.
Kini nga µled dali ra kaayong adunay daghang potensyal nga aplikasyon. Ang plataporma sa device mahimong mas lig-on samtang ang emission wavelength sa integrated RGB display sa chip molapad ngadto sa pula.
Oras sa pag-post: Enero 10, 2023