Tá réabhlóid déanta ag soilse LED traidisiúnta i réimse an tsoilsithe agus an taispeántais mar gheall ar a bhfeidhmíocht níos fearr i dtéarmaí éifeachtúlachta, cobhsaíochta agus méid na ngléasanna. De ghnáth, is cruacha de scannán tanaí leathsheoltóra iad soilse LED le toisí cliathánacha de mhilliméadair, i bhfad níos lú ná gléasanna traidisiúnta amhail bolgáin ghealbhruthacha agus feadáin chatóide. Mar sin féin, éilíonn feidhmchláir optoelectronic atá ag teacht chun cinn, amhail réaltacht fhíorúil agus méadaithe, soilse LED i méid miocrón nó níos lú. Is é an dóchas go leanfaidh soilse LED ar scála micrea – nó fo-mhicrón (µleds) de bheith ag baint úsáide as go leor de na cáilíochtaí níos fearr atá ag soilse LED traidisiúnta cheana féin, amhail astaíocht an-chobhsaí, éifeachtúlacht agus gile ard, tomhaltas cumhachta thar a bheith íseal, agus astaíocht lán-daite, agus iad thart ar mhilliún uair níos lú ó thaobh achair de, rud a cheadaíonn taispeántais níos dlúithe. D’fhéadfadh sceallóga faoi stiúir den sórt sin an bealach a réiteach do chiorcaid fhótónacha níos cumhachtaí dá bhféadfaí iad a fhás mar shliseanna aonair ar Si agus iad a chomhtháthú le leictreonaic leathsheoltóra ocsaíd miotail chomhlántach (CMOS).
Go dtí seo, áfach, tá µleds den sórt sin fós deacair a fháil, go háirithe sa raon tonnfhaid astaíochta glas go dearg. Is próiseas barr-anuas é an cur chuige traidisiúnta µ-led ina ndéantar scannáin tobair chandamach (QW) InGaN a ghreanadh i bhfeistí micrea-scála trí phróiseas greanta. Cé gur tharraing tio2 µleds tanaí scannáin InGaN bunaithe ar QW go leor airde mar gheall ar go leor d'airíonna den scoth InGaN, amhail iompar iompróra éifeachtach agus inchoigeartaitheacht tonnfhaid ar fud an raoin infheicthe, go dtí seo bhí siad cráite ag saincheisteanna amhail damáiste creimeadh balla taobh a éiríonn níos measa de réir mar a laghdaíonn méid na feiste. Ina theannta sin, mar gheall ar réimsí polaraithe a bheith ann, bíonn éagobhsaíocht tonnfhaid/dath acu. Chun an fhadhb seo a fháil, tá réitigh InGaN neamhpholacha agus leathpholacha agus cuas criostail fótóineach molta, ach níl siad sásúil faoi láthair.
I bpáipéar nua a foilsíodh in Light Science and Applications, d'fhorbair taighdeoirí faoi stiúir Zetian Mi, ollamh in Ollscoil Michigan, Annabel, níotráit LED glas iii ar scála fo-mhicron a sháraíonn na constaicí seo uair amháin agus go deo. Rinneadh na µleds seo a shintéisiú trí eipeatacsas bhíoma móilíneach le cúnamh plasma réigiúnach roghnach. I gcodarsnacht ghéar leis an gcur chuige traidisiúnta ó bharr go barr, is éard atá sa µled anseo eagar nana-shreanga, gach ceann acu 100 go 200 nm ar trastomhas amháin, agus na deicheanna nanaiméadar scartha óna chéile. Seachnaíonn an cur chuige bun aníos seo damáiste creimeadh balla cliathánach go bunúsach.
Tá an chuid den fheiste a astaíonn solais, ar a dtugtar an réigiún gníomhach freisin, comhdhéanta de struchtúir tobair chandamach ilchroí-bhlaosc (MQW) arb iad is sainairíonna moirfeolaíocht nana-shreinge. Go háirithe, is éard atá sa MQW an tobar InGaN agus an bacainn AlGaN. Mar gheall ar dhifríochtaí in imirce adamh ionsúite na n-eilimintí Grúpa III indium, gallium agus alúmanaim ar na ballaí taobh, fuarthas amach go raibh indium in easnamh ar bhallaí taobh na nana-shreanga, áit a raibh an bhlaosc GaN/AlGaN fillte timpeall chroílár an MQW cosúil le burrito. Fuair na taighdeoirí amach gur laghdaigh cion Al an bhlaosc GaN/AlGaN seo de réir a chéile ó thaobh insteallta leictreon na nana-shreanga go dtí taobh insteallta an phoill. Mar gheall ar an difríocht i réimsí polaraithe inmheánacha GaN agus AlN, spreagann grádán toirte den sórt sin d'ábhar Al sa chiseal AlGaN leictreoin shaora, a shreabhann go héasca isteach i gcroílár an MQW agus a mhaolaíonn an éagobhsaíocht datha tríd an réimse polaraithe a laghdú.
Déanta na fírinne, fuair na taighdeoirí amach, i gcás gléasanna atá níos lú ná aon mhicrón amháin ar trastomhas, go bhfanann tonnfhad buaic an leictrea-lonrúil, nó an t-astaíocht solais a spreagtar ag an sruth, tairiseach ar ord méide an athraithe san instealladh reatha. Ina theannta sin, d'fhorbair foireann an Ollaimh Mi modh roimhe seo chun bratuithe GaN ardchaighdeáin a fhás ar shiliceán chun soilse stiúir nana-shreanga a fhás ar shiliceán. Dá bhrí sin, suíonn µled ar foshraith Si réidh le haghaidh comhtháthú le leictreonaic CMOS eile.
Tá go leor feidhmeanna féideartha ag an µled seo go héasca. Éireoidh ardán an fheiste níos láidre de réir mar a leathnaíonn tonnfhad astaíochta an taispeántais RGB comhtháite ar an sliseanna go dearg.
Am an phoist: 10 Eanáir 2023