LED ya jadi imeleta mapinduzi katika nyanja ya mwangaza na onyesho kutokana na utendakazi wao wa hali ya juu katika suala la ufanisi, uthabiti na saizi ya kifaa. LEDs kwa kawaida ni rundo la filamu nyembamba za semicondukta zenye vipimo vya kando vya milimita, vidogo zaidi kuliko vifaa vya jadi kama vile balbu za incandescent na mirija ya cathode. Hata hivyo, programu zinazojitokeza za optoelectronic, kama vile uhalisia pepe na uliodhabitiwa, zinahitaji LED za ukubwa wa maikroni au chini yake. Matumaini ni kwamba taa ndogo au ndogo za LED (µleds) zinaendelea kuwa na sifa bora zaidi ambazo tayari led za kitamaduni zina, kama vile utoaji thabiti wa hali ya juu, ufanisi wa hali ya juu na mwangaza, matumizi ya nishati ya chini sana, na utoaji wa rangi kamili, huku ikiwa ndogo mara milioni katika eneo, ikiruhusu maonyesho thabiti zaidi. Chips kama hizo zinazoongozwa zinaweza pia kufungua njia kwa saketi zenye nguvu zaidi za picha ikiwa zinaweza kukuzwa kwa chipu-moja kwenye Si na kuunganishwa na vifaa vya kielektroniki vya semiconductor ya oksidi ya chuma (CMOS).
Hata hivyo, hadi sasa, µled kama hizo zimesalia kuwa ngumu, hasa katika safu ya mawimbi ya kijani kibichi hadi nyekundu. Mbinu ya kitamaduni inayoongozwa na µ ni mchakato wa kutoka juu chini ambapo filamu za InGaN quantum well (QW) huwekwa katika vifaa vidogo vidogo kupitia mchakato wa kupachika. Wakati filamu nyembamba ya InGaN QW-based tio2 µleds zimevutia usikivu mwingi kutokana na sifa nyingi bora za InGaN, kama vile usafiri bora wa mtoa huduma na urekebishaji wa urefu wa mawimbi katika safu inayoonekana, hadi sasa zimekumbwa na masuala kama vile ukuta wa kando. uharibifu wa kutu ambao huzidi kadri saizi ya kifaa inavyopungua. Kwa kuongeza, kutokana na kuwepo kwa mashamba ya polarization, wana kutokuwa na utulivu wa wavelength / rangi. Kwa tatizo hili, ufumbuzi usio na polar na nusu-polar InGaN na picha za kioo za kioo zimependekezwa, lakini haziridhishi kwa sasa.
Katika karatasi mpya iliyochapishwa katika Sayansi ya Mwanga na Maombi, watafiti wakiongozwa na Zetian Mi, profesa katika Chuo Kikuu cha Michigan, Annabel, wameunda kiwango kidogo cha kijani cha LED iii - nitridi ambayo inashinda vikwazo hivi mara moja na kwa wote. µled hizi ziliunganishwa na epitaksi ya kikanda inayosaidiwa na plasma ya molekuli. Kinyume kabisa na mbinu ya kitamaduni ya kutoka juu-chini, µled hapa ina safu ya nanowires, kila moja ya kipenyo cha nm 100 hadi 200, ikitenganishwa na makumi ya nanomita. Njia hii ya chini-juu kimsingi huepuka uharibifu wa ukuta wa upande.
Sehemu inayotoa mwanga ya kifaa, pia inajulikana kama eneo amilifu, ina miundo ya msingi ya visima vingi vya quantum (MQW) yenye sifa ya mofolojia ya nanowire. Hasa, MQW inajumuisha kisima cha InGaN na kizuizi cha AlGaN. Kwa sababu ya tofauti katika uhamishaji wa atomi ya adsorbed ya vipengele vya Kundi la III vya indium, galliamu na alumini kwenye kuta za kando, tuligundua kuwa indium haikuwepo kwenye kuta za kando za nanowires, ambapo shell ya GaN/AlGaN ilifunika msingi wa MQW kama burrito. Watafiti waligundua kuwa maudhui ya Al ya ganda hili la GaN/AlGaN yalipungua polepole kutoka upande wa sindano ya elektroni wa nanowires hadi upande wa sindano ya shimo. Kwa sababu ya tofauti katika nyanja za mgawanyiko wa ndani wa GaN na AlN, kipenyo cha ujazo kama hicho cha maudhui ya Al katika safu ya AlGaN hushawishi elektroni zisizolipishwa, ambazo ni rahisi kutiririka kwenye msingi wa MQW na kupunguza uthabiti wa rangi kwa kupunguza uga wa ugawanyiko.
Kwa kweli, watafiti wamegundua kuwa kwa vifaa vilivyo chini ya micron moja kwa kipenyo, urefu wa kilele wa electroluminescence, au utoaji wa mwanga unaosababishwa na sasa, unabaki mara kwa mara kwa utaratibu wa ukubwa wa mabadiliko katika sindano ya sasa. Kwa kuongezea, timu ya Profesa Mi hapo awali imeunda njia ya kukuza mipako ya hali ya juu ya GaN kwenye silicon ili kukuza ledi za nanowire kwenye silicon. Kwa hivyo, µled hukaa kwenye sehemu ndogo ya Si tayari kwa kuunganishwa na vifaa vingine vya kielektroniki vya CMOS.
Hii µled ina programu nyingi zinazowezekana kwa urahisi. Mfumo wa kifaa utaimarika zaidi kadiri urefu wa wimbi la uchapishaji wa onyesho la RGB lililojumuishwa kwenye chipu linavyopanuka na kuwa nyekundu.
Muda wa kutuma: Jan-10-2023