Geleneksel LED, verimlilik, stabilite ve cihaz boyutu açısından üstün performansı nedeniyle aydınlatma ve görüntüleme alanında devrim yarattı.LED'ler tipik olarak, akkor ampuller ve katot tüpleri gibi geleneksel cihazlardan çok daha küçük, yanal boyutları milimetre olan ince yarı iletken film yığınlarıdır.Ancak sanal ve artırılmış gerçeklik gibi yeni ortaya çıkan optoelektronik uygulamalar, mikron veya daha küçük boyutta LED'lere ihtiyaç duyuyor.Mikro veya mikron altı ölçekli LED'in (μled'ler), son derece istikrarlı emisyon, yüksek verimlilik ve parlaklık, ultra düşük güç tüketimi ve tam renkli emisyon gibi geleneksel LED'lerin halihazırda sahip olduğu üstün niteliklerin çoğuna sahip olmaya devam etmesi umut ediliyor. Alan olarak yaklaşık bir milyon kat daha küçük olmasına rağmen daha kompakt ekranlara olanak tanıyor.Bu tür LED çipler, Si üzerinde tek çip olarak büyütülebilirlerse ve tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) elektronikleriyle entegre edilebilirlerse, daha güçlü fotonik devrelerin yolunu da açabilirler.
Ancak şu ana kadar bu tür µled'ler, özellikle yeşil ila kırmızı emisyon dalga boyu aralığında bulunması zor kaldı.Geleneksel led µ-led yaklaşımı, InGaN kuantum kuyusu (QW) filmlerinin bir aşındırma işlemi yoluyla mikro ölçekli cihazlara kazındığı yukarıdan aşağıya bir işlemdir.İnce film InGaN QW tabanlı tio2 µled'ler, InGaN'in verimli taşıyıcı taşıma ve görünür aralık boyunca dalga boyunun ayarlanabilirliği gibi mükemmel özelliklerinden dolayı büyük ilgi çekmiş olsa da, şimdiye kadar yan duvar gibi sorunlarla boğuşuyordu. Cihaz boyutu küçüldükçe kötüleşen korozyon hasarı.Ayrıca polarizasyon alanlarının varlığı nedeniyle dalga boyu/renk kararsızlığına sahiptirler.Bu problem için polar olmayan ve yarı polar InGaN ve fotonik kristal boşluk çözümleri önerilmiştir ancak bunlar şu anda tatmin edici değildir.
Light Science and Applications dergisinde yayınlanan yeni bir makalede, Annabel'deki Michigan Üniversitesi'nden profesör Zetian Mi liderliğindeki araştırmacılar, bu engelleri kesin olarak aşan mikron altı ölçekli yeşil LED iii nitrür geliştirdiler.Bu uled'ler seçici bölgesel plazma destekli moleküler ışın epitaksisi ile sentezlendi.Geleneksel yukarıdan aşağıya yaklaşımın tam tersine, buradaki µled, her biri yalnızca 100 ila 200 nm çapında olan ve onlarca nanometreyle ayrılmış bir dizi nanotelden oluşur.Bu aşağıdan yukarıya yaklaşım esasen yan duvar korozyon hasarını önler.
Cihazın aktif bölge olarak da bilinen ışık yayan kısmı, nanotel morfolojisi ile karakterize edilen çekirdek-kabuk çoklu kuantum kuyusu (MQW) yapılarından oluşur.Özellikle MQW, InGaN kuyusundan ve AlGaN bariyerinden oluşur.Yan duvarlardaki Grup III elementleri indiyum, galyum ve alüminyumun adsorbe edilmiş atom göçündeki farklılıklar nedeniyle, GaN/AlGaN kabuğunun MQW çekirdeğini bir börek gibi sardığı nanotellerin yan duvarlarında indiyumun eksik olduğunu bulduk.Araştırmacılar, bu GaN/AlGaN kabuğunun Al içeriğinin, nanotellerin elektron enjeksiyon tarafından delik enjeksiyon tarafına doğru kademeli olarak azaldığını buldu.GaN ve AlN'nin iç polarizasyon alanlarındaki farklılık nedeniyle, AlGaN katmanındaki Al içeriğinin bu tür hacim gradyanı, MQW çekirdeğine akması kolay olan ve polarizasyon alanını azaltarak renk kararsızlığını hafifleten serbest elektronları indükler.
Aslında araştırmacılar, çapı bir mikrondan küçük cihazlar için, elektrolüminesansın tepe dalga boyunun veya akım kaynaklı ışık emisyonunun, akım enjeksiyonundaki değişimin büyüklüğü sırasına göre sabit kaldığını bulmuşlardır.Buna ek olarak, Profesör Mi'nin ekibi daha önce silikon üzerinde nanotel LED'leri büyütmek için silikon üzerinde yüksek kaliteli GaN kaplamaları büyütmek için bir yöntem geliştirdi.Böylece bir µled, diğer CMOS elektronikleriyle entegrasyona hazır bir Si substratı üzerinde durur.
Bu µled kolaylıkla birçok potansiyel uygulamaya sahiptir.Çip üzerindeki entegre RGB ekranın emisyon dalga boyu kırmızıya doğru genişledikçe cihaz platformu daha sağlam hale gelecektir.
Gönderim zamanı: Ocak-10-2023