I LED tradiziunali anu rivoluzionatu u campu di l'illuminazione è di i display per via di e so prestazioni superiori in termini di efficienza, stabilità è dimensione di u dispositivu. I LED sò tipicamente pile di film semiconduttori sottili cù dimensioni laterali di millimetri, assai più chjuche di i dispositivi tradiziunali cum'è e lampadine à incandescenza è i tubi catodici. Tuttavia, l'applicazioni optoelettroniche emergenti, cum'è a realtà virtuale è aumentata, richiedenu LED di dimensioni di micron o menu. A speranza hè chì i LED di scala micro o submicronica (µled) cuntinuinu à avè parechje di e qualità superiori chì i LED tradiziunali anu digià, cum'è l'emissione assai stabile, l'alta efficienza è a luminosità, u cunsumu energeticu ultra bassu è l'emissione à culori cumpleti, pur essendu circa un milione di volte più chjuchi in superficia, permettendu display più compatti. Tali chip led puderanu ancu apre a strada à circuiti fotonici più putenti s'elli ponu esse cultivati à chip unicu nantu à Si è integrati cù elettronica cumplementare di semiconduttori di ossidu metallicu (CMOS).
Tuttavia, finu à avà, tali µled sò rimasti sfuggenti, in particulare in a gamma di lunghezze d'onda di emissione da u verde à u rossu. L'approcciu tradiziunale di µ-led à LED hè un prucessu top-down in u quale i filmi di pozzu quanticu (QW) di InGaN sò incisi in dispositivi à microscala per mezu di un prucessu di incisione. Mentre i µled tio2 à film sottile basati nantu à InGaN QW anu attiratu molta attenzione per via di parechje di e proprietà eccellenti di InGaN, cum'è u trasportu efficiente di i purtatori è a sintonizzabilità di a lunghezza d'onda in tutta a gamma visibile, finu à avà sò stati afflitti da prublemi cum'è i danni à a corrosione di e pareti laterali chì peghjuranu cù a riduzione di a dimensione di u dispositivu. Inoltre, per via di l'esistenza di campi di polarizazione, anu instabilità di lunghezza d'onda/culore. Per questu prublema, sò state pruposte suluzioni di cavità di cristalli fotonici è InGaN non polari è semipolari, ma ùn sò micca soddisfacenti à u mumentu.
In un novu articulu publicatu in Light Science and Applications, i circadori guidati da Zetian Mi, un prufessore à l'Università di Michigan, Annabel, anu sviluppatu un LED verde iii-nitruru à scala submicronica chì supera questi ostaculi una volta per tutte. Quessi µled sò stati sintetizati per epitassia à fasciu moleculare assistita da plasma regiunale selettiva. In cuntrastu cù l'approcciu tradiziunale top-down, u µled quì hè custituitu da una matrice di nanofili, ognunu solu da 100 à 200 nm di diametru, separati da decine di nanometri. Questu approcciu bottom-up evita essenzialmente i danni à a corrosione laterale di e pareti.
A parte emittente di luce di u dispusitivu, cunnisciuta ancu cum'è a regione attiva, hè cumposta da strutture core-shell multiple quantic well (MQW) carattarizate da a morfologia di i nanofili. In particulare, u MQW hè custituitu da u pozzu InGaN è a barriera AlGaN. A causa di e differenze in a migrazione di l'atomi adsorbiti di l'elementi di u Gruppu III indiu, galliu è aluminiu nantu à i muri laterali, avemu trovu chì l'indiu mancava nantu à i muri laterali di i nanofili, induve u gusciu GaN/AlGaN avvolgeva u core MQW cum'è un burrito. I circadori anu trovu chì u cuntenutu di Al di stu gusciu GaN/AlGaN diminuia gradualmente da u latu di l'iniezione di l'elettroni di i nanofili à u latu di l'iniezione di i fori. A causa di a differenza in i campi di polarizazione interni di GaN è AlN, tale gradiente di vulume di u cuntenutu di Al in u stratu AlGaN induce elettroni liberi, chì sò faciuli à scorrere in u core MQW è allevianu l'instabilità di u culore riducendu u campu di polarizazione.
In fatti, i circadori anu scupertu chì per i dispusitivi di menu di un micron di diametru, a lunghezza d'onda di piccu di l'elettroluminescenza, o l'emissione di luce indotta da a corrente, ferma custante in un ordine di grandezza di u cambiamentu di l'iniezione di corrente. Inoltre, a squadra di u prufessore Mi hà sviluppatu prima un metudu per cultivà rivestimenti GaN di alta qualità nantu à u siliciu per cultivà led à nanofili nantu à u siliciu. Cusì, un µled si trova nantu à un substratu di Si prontu per l'integrazione cù altri elettronichi CMOS.
Stu µled hà facilmente parechje applicazioni putenziali. A piattaforma di u dispusitivu diventerà più robusta à misura chì a lunghezza d'onda di emissione di u display RGB integratu nantu à u chip si espande à u rossu.
Data di publicazione: 10 di ghjennaghju di u 2023