Adaty LED-ler netijeliligi, durnuklylygy we enjam ölçegleri babatda ýokary öndürijiligi sebäpli yşyklandyryş we displeý ulgamynda düýpli özgerişlere getirdi. LED-ler, adatça, millimetrlik gapdal ölçegleri bolan inçe ýarymgeçiriji plýonkalaryň üýşmegidir, bu bolsa gyzdyryjy lampalar we katod lampalary ýaly däp bolan enjamlardan has kiçidir. Şeýle-de bolsa, wirtual we giňeldilen hakykat ýaly täze optoelektroniki ulanylyşlar mikron ýa-da ondan kiçi ölçegdäki LED-leri talap edýär. Umyt, mikro ýa-da submikron ölçegli LED-leriň (µledler) adaty LED-leriň eýýäm eýe bolan köp sanly ajaýyp häsiýetlerine, ýagny ýokary durnukly emissiýa, ýokary netijelilik we ýagtylyk, örän pes energiýa sarp edilişi we doly reňkli emissiýa eýe bolmagynda galýar, şol bir wagtyň özünde meýdany boýunça million esse kiçi bolup, has ykjam displeýlere mümkinçilik berýär. Şeýle LED çipleri, eger olar Si-de bir çipli ösdürilip, goşmaça metal oksidi ýarymgeçiriji (CMOS) elektronikasy bilen utgaşdyrylyp bilinse, has güýçli fotonik zynjyrlaryň ýoluny açyp biler.
Şeýle-de bolsa, şu wagta çenli şeýle µledler, esasanam ýaşyldan gyzyl reňke çenli şöhlelenme tolkun uzynlygy aralygynda, tapylmady. Adaty LED µledli çemeleşme, InGaN kwant guýusynyň (QW) plýonkalarynyň mikro ölçegli enjamlara aşyndyrylmagy arkaly geçirilýän ýokardan aşaky prosesdir. Inçe plýonkaly InGaN QW esasyndaky tio2 µledler, InGaN-yň köp ajaýyp häsiýetleri, mysal üçin, görünýän aralykda netijeli daşaýjy daşamak we tolkun uzynlygyny sazlamak ukyby sebäpli köp üns çekse-de, şu wagta çenli olar enjamyň ölçegi kiçeldilende has-da ýaramazlaşýan gapdal diwaryň korroziýa zeperlenmesi ýaly meseleler bilen ejir çekýärler. Mundan başga-da, polýarizasiýa meýdanlarynyň bolmagy sebäpli, olar tolkun uzynlygy/reňk durnuksyzlygyna eýedirler. Bu mesele üçin polýar däl we ýarym polýar InGaN we fotonik kristal boşluk çözgütleri teklip edildi, ýöne olar häzirki wagtda kanagatlanarly däl.
“Light Science and Applications” žurnalynda çap edilen täze makalada Miçigan uniwersitetiniň professory Zetian Mi tarapyndan ýolbaşçylyk edilýän ylmy işgärler bu päsgelçilikleri bir gezek we hemişelik ýeňip geçýän submikron ölçegli ýaşyl LED iii – nitridi işläp düzdüler. Bu µledler selektiw sebitleýin plazma kömekli molekulýar şöhle epitaksiýasy arkaly sintez edildi. Adaty ýokardan aşak çemeleşmeden düýpgöter tapawutlylykda, bu ýerdäki µled, her biriniň diametri diňe 100-200 nm bolan we onlarça nanometr bilen bölünen nanosimleriň toplumyndan ybaratdyr. Bu aşakdan ýokary çemeleşme, esasan, gapdal diwarlaryň korroziýa zyýanynyň öňüni alýar.
Enjamyň ýagtylyk çykarýan bölegi, şeýle hem işjeň sebit diýlip atlandyrylýar, nanosim morfologiýasy bilen häsiýetlendirilýän ýadro-gabykly köp sanly kwant guýusy (MQW) gurluşlaryndan ybarat. Hususan-da, MQW InGaN guýusyndan we AlGaN päsgelçiliginden ybaratdyr. III topar elementleriniň indiý, galliý we alýuminiýiň gapdal diwarlaryndaky adsorbsiýa edilen atom migrasiýasyndaky tapawutlar sebäpli, indiýiň nanosimleriň gapdal diwarlarynda ýokdugyny anykladyk, bu ýerde GaN/AlGaN gabygy MQW ýadrosyny burrito ýaly örtýärdi. Barlagçylar bu GaN/AlGaN gabygynyň Al mukdarynyň nanosimleriň elektron inýeksiýa tarapyndan deşik inýeksiýa tarapyna çenli kem-kemden azalýandygyny anykladylar. GaN we AlN-iň içki polýarizasiýa meýdanlaryndaky tapawut sebäpli, AlGaN gatlagyndaky Al mukdarynyň şeýle göwrüm gradienti MQW ýadrosyna aňsat akýan we polýarizasiýa meýdanyny azaltmak arkaly reňk durnuksyzlygyny ýeňilleşdirýän erkin elektronlary döredýär.
Aslynda, ylmy işgärler diametri bir mikrondan kiçi enjamlar üçin elektrolýuminesensiýanyň ýa-da tok sebäpli ýagtylyk şöhlesiniň iň ýokary tolkun uzynlygynyň tok inýeksiýasynyň üýtgemeginiň belli bir derejesinde üýtgewsiz galýandygyny anykladylar. Mundan başga-da, professor Miniň topary öň kremniýde nanosimli LED-leri ösdürmek üçin kremniýde ýokary hilli GaN örtüklerini ösdürip ýetişdirmegiň usulyny işläp düzdi. Şeýlelik bilen, µled beýleki CMOS elektronikasy bilen integrasiýa üçin taýýar Si substratynda ýerleşýär.
Bu µled-iň köp sanly mümkin bolan ulanylyşlary bar. Çipdäki RGB displeýiň şöhlelenme tolkun uzynlygy gyzyl reňke giňelýän mahaly, enjam platformasy has berk bolar.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 10-njy ýanwary