Tha LED traidiseanta air cruth-atharrachadh a dhèanamh air raon solais agus taisbeanaidh air sgàth an coileanadh nas fheàrr a thaobh èifeachdas, seasmhachd agus meud inneal. Mar as trice tha LEDan nan cruachan de fhilmichean tana semiconductor le tomhasan taobhach de millimeters, mòran nas lugha na innealan traidiseanta leithid bleibean gealbhruthach agus tiùban catod. Ach, feumaidh tagraidhean optoelectronic a tha a’ tighinn am bàrr, leithid fìrinn bhrìgheil agus leasaichte, LEDan ann am meud microns no nas lugha. Is e an dòchas gum bi mòran de na feartan adhartach aig LEDs aig sgèile micro-no submicron (µleds) mar-thà, leithid sgaoilidhean fìor sheasmhach, àrd-èifeachdas agus soilleireachd, caitheamh cumhachd ultra-ìosal, agus sgaoilidhean làn-dath, fhad ‘s a tha e timcheall air millean uair nas lugha san sgìre, a’ ceadachadh taisbeanaidhean nas toinnte. Dh’ fhaodadh na sgoltagan fo stiùir seo cuideachd an t-slighe a dhealbhadh airson cuairtean photonic nas cumhachdaiche mas urrainnear am fàs mar aon-chip air Si agus amalaichte le electronics semiconductor meatailt ogsaid (CMOS).
Ach, gu ruige seo, tha na µleds sin air a bhith so-ruigsinneach, gu h-àraidh anns an raon tonn-tonn uaine gu dearg. Tha an dòigh-obrach thraidiseanta fo stiùir µ na phròiseas bhon mhullach sìos anns am bi filmichean InGaN quantum tobar (QW) air an sgrìobadh a-steach do innealan meanbh-sgèile tro phròiseas sìolachaidh. Fhad ‘s a tha tio2 µleds film tana stèidhichte air InGaN QW air mòran aire a tharraing air sgàth mòran de na feartan sàr-mhath aig InGaN, leithid còmhdhail giùlain èifeachdach agus tunability tonn-tonn air feadh an raoin fhaicsinneach, gu ruige seo tha iad air a bhith air am milleadh le cùisean leithid balla-taobh. milleadh corrach a dh’ fhàsas nas miosa mar a bhios meud inneal a’ crìonadh. A bharrachd air an sin, air sgàth gu bheil raointean polarachaidh ann, tha neo-sheasmhachd tonn-tonn / dath aca. Airson an duilgheadas seo, chaidh fuasglaidhean InGaN neo-polar agus leth-polar agus cuas criostail photonic a mholadh, ach chan eil iad riarachail an-dràsta.
Ann am pàipear ùr a chaidh fhoillseachadh ann an Light Science and Applications, tha luchd-rannsachaidh air an stiùireadh le Zetian Mi, àrd-ollamh aig Oilthigh Michigan, Annabel, air sgèile submicron uaine LED iii - nitride a leasachadh a gheibh thairis air na cnapan-starra sin uair is uair. Chaidh na µleds sin a cho-chur le epitaxy giùlan moileciuil roinneil le taic plasma. Gu tur eadar-dhealaichte bhon dòigh-obrach traidiseanta bho mhullach sìos, tha an µled an seo a’ toirt a-steach sreath de nanowires, gach fear dìreach 100 gu 200 nm ann an trast-thomhas, air a sgaradh le deichean de nanometers. Tha an dòigh-obrach bhon bhonn gu h-àrd gu ìre mhòr a’ seachnadh milleadh creimeadh balla taobhach.
Tha am pàirt solais den inneal, ris an canar cuideachd an roinn gnìomhach, air a dhèanamh suas de structaran tobar cuantamach ioma-shlige (MQW) air a chomharrachadh le morf-eòlas nanowire. Gu sònraichte, tha an MQW a’ toirt a-steach tobar InGaN agus cnap-starra AlGaN. Mar thoradh air eadar-dhealachaidhean ann an imrich atom adsorbed de na h-eileamaidean Buidheann III indium, gallium agus alùmanum air na ballachan taobh, lorg sinn gu robh indium a dhìth air ballachan taobh nan nanowires, far an robh an t-slige GaN / AlGaN a’ cuairteachadh cridhe MQW mar burrito. Lorg an luchd-rannsachaidh gun do lùghdaich susbaint Al den t-slige GaN / AlGaN seo mean air mhean bho thaobh in-stealladh dealanach nan nanowires gu taobh in-stealladh toll. Mar thoradh air an eadar-dhealachadh ann an raointean polarachaidh taobh a-staigh GaN agus AlN, bidh an leithid de dh’ ìre de shusbaint Al ann an còmhdach AlGaN a ’toirt a-steach dealanan an-asgaidh, a tha furasta sruthadh a-steach do chridhe MQW agus a lughdaicheas neo-sheasmhachd dath le bhith a’ lughdachadh an raon polarachaidh.
Gu dearbh, tha an luchd-rannsachaidh air faighinn a-mach, airson innealan nas lugha na aon mhicron ann an trast-thomhas, gu bheil an tonn-tonn as àirde de electroluminescence, no sgaoilidhean solais air a bhrosnachadh le sruth, fhathast seasmhach a rèir òrdugh meud an atharrachaidh ann an in-stealladh gnàthach. A bharrachd air an sin, tha sgioba an Àrd-ollamh Mi air dòigh a leasachadh roimhe seo airson còtaichean GaN àrd-inbhe fhàs air silicon gus stiùirichean nanowire fhàs air silicon. Mar sin, tha µled na shuidhe air substrate Si deiseil airson amalachadh le electronics CMOS eile.
Tha mòran thagraidhean comasach aig an µled seo gu furasta. Bidh an àrd-ùrlar inneal a’ fàs nas làidire mar a bhios tonn-tonn sgaoilidh an taisbeanaidh RGB amalaichte air a’ chip a’ leudachadh gu dearg.
Ùine puist: Faoilleach-10-2023