LED-ҳои анъанавӣ бо сабаби самаранокии бартарии худ аз ҷиҳати самаранокӣ, устуворӣ ва андозаи дастгоҳ дар соҳаи равшанӣ ва намоиш инқилоб кардааст. LED-ҳо одатан аз плёнкаҳои тунуки нимноқил бо андозаҳои паҳлӯии миллиметрӣ иборатанд, ки нисбат ба дастгоҳҳои анъанавӣ, ба монанди лампаҳои тафсон ва лампаҳои катод хеле хурдтаранд. Аммо, барномаҳои нави оптоэлектронӣ, ба монанди воқеияти виртуалӣ ва афзоишёфта, LED-ҳоро бо андозаи микрон ё камтар талаб мекунанд. Умед аст, ки LED-ҳои миқёси микро ё субмикронӣ (µleds) то ҳол бисёре аз хусусиятҳои бартариеро, ки LED-ҳои анъанавӣ аллакай доранд, ба монанди партовҳои хеле устувор, самаранокӣ ва равшании баланд, истеъмоли хеле ками энергия ва партовҳои пурраранг, доранд, дар ҳоле ки тақрибан як миллион маротиба хурдтар аз ҷиҳати масоҳат мебошанд, ки имкон медиҳанд дисплейҳои фишурдатар пайдо шаванд. Чунин микросхемаҳои LED инчунин метавонанд роҳро барои схемаҳои фотонии пурқувваттар ҳамвор кунанд, агар онҳоро дар як чип дар Si парвариш кардан мумкин бошад ва бо электроникаи нимноқилҳои оксиди металлии мукаммал (CMOS) муттаҳид кардан мумкин бошад.
Аммо, то ҳол чунин µled-ҳо, махсусан дар диапазони дарозии мавҷҳои партоби сабз то сурх, норавшан боқӣ мондаанд. Усули анъанавии µled-и LED раванди аз боло ба поён аст, ки дар он плёнкаҳои чоҳи квантии InGaN (QW) тавассути раванди кандакорӣ ба дастгоҳҳои микромиқёс кандакорӣ карда мешаванд. Дар ҳоле ки tio2 µled-ҳои дар плёнкаи тунуки InGaN QW асосёфта таваҷҷӯҳи зиёдро ба худ ҷалб кардаанд, зеро бисёре аз хосиятҳои аълои InGaN, ба монанди интиқоли самараноки интиқолдиҳанда ва танзими дарозии мавҷ дар тамоми диапазони намоён, то ҳол онҳоро мушкилоте ба монанди осеби зангзании девори паҳлӯ, ки бо хурд шудани андозаи дастгоҳ бадтар мешавад, азият медоданд. Илова бар ин, аз сабаби мавҷудияти майдонҳои поляризатсия, онҳо ноустувории дарозии мавҷ/ранг доранд. Барои ин мушкилот, ҳалли ғайриқутбӣ ва нимқутбӣ InGaN ва ковокии кристаллҳои фотонӣ пешниҳод карда шудаанд, аммо онҳо дар айни замон қаноатбахш нестанд.
Дар мақолаи наве, ки дар маҷаллаи Light Science and Applications нашр шудааст, муҳаққиқон таҳти роҳбарии Зетиан Ми, профессори Донишгоҳи Мичиган, Аннабел, LED iii сабзи миқёси зермикронӣ - нитридро таҳия кардаанд, ки ин монеаҳоро якбора ва барои ҳамеша бартараф мекунад. Ин µledҳо тавассути эпитаксияи шуои молекулавии селективии минтақавии плазма синтез карда шудаанд. Баръакси равиши анъанавии аз боло ба поён, µled дар ин ҷо аз як қатор наносимҳо иборат аст, ки ҳар кадоме аз онҳо диаметри онҳо аз 100 то 200 нм буда, бо даҳҳо нанометр ҷудо карда шудаанд. Ин равиши аз поён ба боло асосан аз осеби зангзании девори паҳлӯӣ пешгирӣ мекунад.
Қисми нурафкани дастгоҳ, ки бо номи минтақаи фаъол низ маълум аст, аз сохторҳои бисёрчоркунҷаи чоҳи квантӣ (MQW)-и ядро-қабати иборат аст, ки бо морфологияи наносимҳо тавсиф мешаванд. Аз ҷумла, MQW аз чоҳи InGaN ва монеаи AlGaN иборат аст. Аз сабаби фарқиятҳо дар муҳоҷирати атомҳои адсорбсияшудаи унсурҳои гурӯҳи III индий, галлий ва алюминий дар деворҳои паҳлӯӣ, мо муайян кардем, ки индий дар деворҳои паҳлӯии наносимҳо мавҷуд нест, ки дар он ҷо қабати GaN/AlGaN ядрои MQW-ро мисли буррито печонд. Муҳаққиқон муайян карданд, ки миқдори Al дар ин қабати GaN/AlGaN аз тарафи воридкунии электронҳои наносимҳо ба тарафи воридкунии сӯрохӣ тадриҷан коҳиш меёбад. Аз сабаби фарқияти майдонҳои поляризатсияи дохилии GaN ва AlN, чунин градиенти ҳаҷмии миқдори Al дар қабати AlGaN электронҳои озодро ба вуҷуд меорад, ки ба осонӣ ба ядрои MQW ворид мешаванд ва ноустувории рангро бо кам кардани майдони поляризатсия коҳиш медиҳанд.
Дар асл, муҳаққиқон муайян карданд, ки барои дастгоҳҳое, ки диаметри онҳо камтар аз як микрон аст, дарозии мавҷи авҷи электролюминесценция ё партоби рӯшноии аз ҷараёни ҷорӣ ба вуҷуд омада, бо тартиби бузургии тағирёбии воридкунии ҷараён доимӣ мемонад. Илова бар ин, дастаи профессор Ми қаблан усули парвариши рӯйпӯшҳои GaN-и баландсифатро дар кремний барои парвариши светодиодҳои наносимӣ дар кремний таҳия карда буд. Ҳамин тариқ, µled дар субстрати Si ҷойгир аст, ки барои ҳамгироӣ бо дигар электроникаи CMOS омода аст.
Ин µled ба осонӣ метавонад бисёр татбиқҳои эҳтимолӣ дошта бошад. Платформаи дастгоҳ бо васеъ шудани дарозии мавҷи партоби дисплейи RGB-и ҳамгирошуда дар чип ба ранги сурх мустаҳкамтар мешавад.
Вақти нашр: 10 январи соли 2023