Уламжлалт LED нь үр ашиг, тогтвортой байдал, төхөөрөмжийн хэмжээний хувьд илүү сайн гүйцэтгэлтэй тул гэрэлтүүлэг болон дэлгэцийн салбарт хувьсгал хийсэн. LED нь ихэвчлэн улайсдаг чийдэн, катодын хоолой зэрэг уламжлалт төхөөрөмжөөс хамаагүй бага, миллиметрийн хажуугийн хэмжээстэй нимгэн хагас дамжуулагч хальснуудын овоолго юм. Гэсэн хэдий ч виртуал болон нэмэгдүүлсэн бодит байдал зэрэг шинээр гарч ирж буй оптоэлектроник хэрэглээнд микрон буюу түүнээс бага хэмжээтэй LED шаардлагатай байдаг. Микро буюу субмикрон хэмжээтэй LED (µled) нь уламжлалт LED-үүдийн аль хэдийн эзэмшсэн олон давуу талуудтай хэвээр байгаа бөгөөд үүнд өндөр тогтвортой ялгаруулалт, өндөр үр ашиг, гэрэлтэлт, хэт бага эрчим хүчний хэрэглээ, бүрэн өнгөт ялгаруулалт зэрэг багтдаг бөгөөд талбай нь сая дахин бага байдаг тул илүү авсаархан дэлгэц хийх боломжийг олгодог. Ийм LED чипүүд нь Si дээр нэг чипээр ургуулж, нэмэлт металл исэл хагас дамжуулагч (CMOS) электрониктой нэгтгэж чадвал илүү хүчирхэг фотоник хэлхээний замыг нээж өгч чадна.
Гэсэн хэдий ч одоогоор ийм µled-үүд, ялангуяа ногооноос улаан хүртэлх ялгаралтын долгионы уртын хүрээнд тодорхойгүй хэвээр байна. Уламжлалт led µ-led арга нь InGaN квант худаг (QW) хальсыг сийлбэрийн процессоор бичил хэмжээний төхөөрөмжид сийлдэг дээрээс доош чиглэсэн процесс юм. Нимгэн хальсан InGaN QW дээр суурилсан tio2 µled-үүд нь InGaN-ийн олон гайхалтай шинж чанарууд, тухайлбал зөөгч тээвэрлэлт үр ашигтай, харагдахуйц хүрээнд долгионы уртыг тохируулах чадвар зэрэг олон давуу талуудын улмаас ихээхэн анхаарал татаж байсан бол одоог хүртэл төхөөрөмжийн хэмжээ багасах тусам хажуугийн хананы зэврэлт гэмтэх зэрэг асуудлуудтай тулгарсаар байна. Үүнээс гадна, туйлшралын талбайнууд байдаг тул тэдгээр нь долгионы урт/өнгөний тогтворгүй байдалтай байдаг. Энэ асуудлын хувьд туйлшралгүй болон хагас туйлт InGaN болон фотоны талст хөндийн шийдлүүдийг санал болгосон боловч одоогоор хангалттай биш байна.
Мичиганы Их Сургуулийн Аннабелийн профессор Зетиан Мигийн удирдсан судлаачид Light Science and Applications сэтгүүлд нийтлэгдсэн шинэ өгүүлэлдээ эдгээр саад бэрхшээлийг нэг мөсөн даван туулах субмикрон хэмжээтэй ногоон LED iii – нитридийг боловсруулжээ. Эдгээр µled-ийг сонгомол бүс нутгийн плазмын тусламжтайгаар молекулын цацрагийн эпитакси ашиглан нийлэгжүүлсэн. Уламжлалт дээрээс доош чиглэсэн аргаас эрс ялгаатай нь энд байгаа µled нь тус бүр нь ердөө 100-200 нм диаметртэй, хэдэн арван нанометрээр тусгаарлагдсан нано утаснуудын массиваас бүрдэнэ. Энэхүү доороос дээш чиглэсэн арга нь хажуугийн ханын зэврэлтээс үүдэлтэй гэмтлээс зайлсхийдэг.
Төхөөрөмжийн гэрэл ялгаруулдаг хэсэг буюу идэвхтэй бүс нь нано утасны морфологиор тодорхойлогддог цөм-бүрхүүлтэй олон квант худаг (MQW) бүтцээс бүрдэнэ. Ялангуяа MQW нь InGaN худаг болон AlGaN хаалтаас бүрдэнэ. III бүлгийн элементүүдийн инди, галлий, хөнгөн цагааны хажуугийн ханан дээрх адсорбцлогдсон атомын шилжилтийн зөрүүгээс шалтгаалан GaN/AlGaN бүрхүүл нь MQW цөмийг буррито шиг ороосон нано утасны хажуугийн хананд инди байхгүй байгааг бид олж мэдсэн. Судлаачид энэхүү GaN/AlGaN бүрхүүлийн Al агууламж нь нано утасны электрон шахах талаас нүх шахах тал руу аажмаар буурч байгааг тогтоожээ. GaN ба AlN-ийн дотоод туйлшралын талбайн зөрүүнээс шалтгаалан AlGaN давхарга дахь Al агууламжийн ийм эзэлхүүний градиент нь чөлөөт электронуудыг өдөөдөг бөгөөд эдгээр нь MQW цөм рүү амархан урсаж, туйлшралын талбайг бууруулснаар өнгөний тогтворгүй байдлыг бууруулдаг.
Үнэндээ судлаачид диаметр нь нэг микроноос бага төхөөрөмжүүдийн хувьд электролюминесценцийн оргил долгионы урт буюу гүйдлийн өдөөгдсөн гэрлийн ялгаруулалт нь гүйдлийн тарилгын өөрчлөлтийн хэмжээний дарааллаар тогтмол хэвээр байгааг тогтоожээ. Үүнээс гадна, профессор Мигийн баг өмнө нь цахиур дээр өндөр чанартай GaN бүрхүүл ургуулах, цахиур дээр нано утастай LED ургуулах аргыг боловсруулсан. Тиймээс µled нь бусад CMOS электроникуудтай нэгтгэхэд бэлэн Si суурь дээр байрладаг.
Энэхүү µled нь олон боломжит хэрэглээтэй. Чип дээрх нэгдсэн RGB дэлгэцийн цацрагийн долгионы урт улаан болж тэлэх тусам төхөөрөмжийн платформ илүү бат бөх болно.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 1-р сарын 10