ტრადიციულმა LED-მა მოახდინა რევოლუცია განათების და ჩვენების სფეროში მათი ეფექტურობის თვალსაზრისით უმაღლესი შესრულების გამო.

ტრადიციულმა LED-ებმა მოახდინეს რევოლუცია განათებისა და ჩვენების სფეროში მათი უმაღლესი შესრულების გამო ეფექტურობის, სტაბილურობისა და მოწყობილობის ზომის თვალსაზრისით. LED-ები, როგორც წესი, არის თხელი ნახევარგამტარული ფილმების დასტა მილიმეტრების გვერდითი ზომებით, ბევრად უფრო მცირე ვიდრე ტრადიციული მოწყობილობები, როგორიცაა ინკანდესენტური ნათურები და კათოდური მილები. თუმცა, განვითარებადი ოპტოელექტრონული აპლიკაციები, როგორიცაა ვირტუალური და გაძლიერებული რეალობა, საჭიროებს LED-ებს მიკრონის ან ნაკლები ზომის. იმედია, რომ მიკრო ან სუბმიკრონული მასშტაბის LED-ები (µled) განაგრძობენ მრავალი უმაღლესი თვისებას, რაც უკვე აქვთ ტრადიციულ LED-ებს, როგორიცაა მაღალი სტაბილური ემისია, მაღალი ეფექტურობა და სიკაშკაშე, ულტრა დაბალი ენერგომოხმარება და სრული ფერადი ემისია. ხოლო ფართობით დაახლოებით მილიონჯერ მცირეა, რაც უფრო კომპაქტური დისპლეის საშუალებას იძლევა. ასეთმა LED ჩიპებმა შეიძლება გზა გაუხსნას უფრო მძლავრი ფოტონიკის სქემებს, თუ ისინი შეიძლება გაიზარდოს ერთ ჩიპად Si-ზე და ინტეგრირდეს დამატებით ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარულ ელექტრონიკასთან (CMOS).

თუმცა, ჯერჯერობით, ასეთი μleds დარჩა გაუგებარი, განსაკუთრებით მწვანე და წითელი ემისიის ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. ტრადიციული led μ-led მიდგომა არის ზემოდან ქვევით პროცესი, რომლის დროსაც InGaN კვანტური ჭაბურღილის (QW) ფილმები იჭრება მიკრო მასშტაბის მოწყობილობებში ატვირების პროცესის მეშვეობით. მიუხედავად იმისა, რომ InGaN QW-ზე დაფუძნებული tio2 µled თხელ ფილაზე დიდი ყურადღება მიიპყრო InGaN-ის მრავალი შესანიშნავი თვისების გამო, როგორიცაა ეფექტური გადამზიდავი ტრანსპორტი და ტალღის სიგრძის რეგულირება ხილულ დიაპაზონში, აქამდე მათ აწუხებდათ ისეთი საკითხები, როგორიცაა გვერდითი კედელი. კოროზიის დაზიანება, რომელიც უარესდება მოწყობილობის ზომის შემცირებით. გარდა ამისა, პოლარიზაციის ველების არსებობის გამო მათ აქვთ ტალღის სიგრძის/ფერის არასტაბილურობა. ამ პრობლემისთვის შემოთავაზებულია არაპოლარული და ნახევრადპოლარული InGaN და ფოტონიკური კრისტალური ღრუს გადაწყვეტილებები, მაგრამ ისინი ამჟამად არ არის დამაკმაყოფილებელი.

Light Science and Applications-ში გამოქვეყნებულ ახალ ნაშრომში, მკვლევარებმა მიჩიგანის უნივერსიტეტის პროფესორის, ზეტიან მის ხელმძღვანელობით, შეიმუშავეს სუბმიკრონული მასშტაბის მწვანე LED iii - ნიტრიდი, რომელიც გადალახავს ამ დაბრკოლებებს ერთხელ და სამუდამოდ. ეს μled სინთეზირებული იყო სელექციური რეგიონალური პლაზმის დახმარებით მოლეკულური სხივის ეპიტაქსიით. ტრადიციული ზემოდან ქვევით მიდგომისგან სრულიად განსხვავებით, μled აქ შედგება ნანომავთულის მასივისაგან, თითოეული მხოლოდ 100-დან 200 ნმ დიამეტრამდე, გამოყოფილი ათობით ნანომეტრით. ეს ქვემოდან ზემოთ მიდგომა არსებითად თავიდან აიცილებს გვერდითი კედლის კოროზიის დაზიანებას.

მოწყობილობის სინათლის გამოსხივების ნაწილი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც აქტიური რეგიონი, შედგება ბირთვის გარსის მრავალჯერადი კვანტური ჭაბურღილის (MQW) სტრუქტურებისგან, რომლებიც ხასიათდება ნანომავთულის მორფოლოგიით. კერძოდ, MQW შედგება InGaN ჭაბურღილისა და AlGaN ბარიერისგან. III ჯგუფის ელემენტების ინდიუმის, გალიუმის და ალუმინის ადსორბირებული ატომების მიგრაციაში განსხვავებების გამო გვერდითა კედლებზე აღმოვაჩინეთ, რომ ინდიუმი არ იყო ნანომავთულის გვერდით კედლებზე, სადაც GaN/AlGaN გარსი ახვევდა MQW ბირთვს ბურიტოს მსგავსად. მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ამ GaN/AlGaN გარსში Al-ის შემცველობა თანდათან მცირდება ნანომავთულის ელექტრონის ინექციის მხრიდან ხვრელის ინექციის მხარემდე. GaN-ისა და AlN-ის შიდა პოლარიზაციის ველებში განსხვავების გამო, AlGaN ფენაში Al-ის შემცველობის ასეთი მოცულობის გრადიენტი იწვევს თავისუფალ ელექტრონებს, რომლებიც ადვილად მიედინება MQW ბირთვში და ამსუბუქებს ფერის არასტაბილურობას პოლარიზაციის ველის შემცირებით.

სინამდვილეში, მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ერთ მიკრონზე ნაკლები დიამეტრის მოწყობილობებისთვის, ელექტროლუმინესცენციის პიკური ტალღის სიგრძე ან დენით გამოწვეული სინათლის გამოსხივება რჩება მუდმივი დენის ინექციის ცვლილების სიდიდის მიხედვით. გარდა ამისა, პროფესორ Mi-ს გუნდმა მანამდე შეიმუშავა მეთოდი სილიკონზე მაღალი ხარისხის GaN საფარების გაზრდისთვის, სილიკონზე ნანომავთულის LED-ების გასაშენებლად. ამრიგად, µled ზის Si სუბსტრატზე, რომელიც მზად არის ინტეგრაციისთვის სხვა CMOS ელექტრონიკასთან.

ამ µled ადვილად აქვს მრავალი პოტენციური პროგრამა. მოწყობილობის პლატფორმა გახდება უფრო ძლიერი, რადგან ჩიპზე ინტეგრირებული RGB დისპლეის ემისიის ტალღის სიგრძე გაფართოვდება წითლად.