KAUSTの科学者たちは、携帯電話の画面やテレビに使用できる、これまでにないほど小さなマイクロメートルサイズの発光ダイオードを作成しました。研究成果は以下の通りです。 "フルカラーマイクロディスプレイ用1mW/mm2を超える630nm赤色InGaNマイクロ発光ダイオード(<20μm×20μm>」がPhotonics Research誌に掲載されました。
マイクロメートルサイズの発光ダイオード（μLED）は、明るく、応答速度が速く、寿命が長く、消費電力が少ないため、ヘッドマウントモニター、携帯電話、テレビに使用される次世代マイクロLEDディスプレイの理想的な構成要素となっています。 KAUSTの研究者は、この小型化されたデバイスが可視光線スペクトル全体にわたって効率的に発光できることを示しました。
従来のLEDディスプレイと同様、フルカラーのμLED製品では、青、緑、赤の光源をアレイ状に配置する必要がある。窒化物系合金は半導体材料の一種で、適切な化学配合により3色すべてを発光させることができるため、これを実現するための1つの方法となる。
しかし、窒化物半導体をマイクロメートルの大きさにまで小さくすると、発光効率が非常に悪くなる。 博士課程の学生であるMartin Velazquez-Rizoは、「デバイスの小型化を阻む最大の要因は、製造プロセスで発生するLED構造の側壁へのダメージです」と説明します。「欠陥は、発光に寄与しないリーク電流の電気的経路となります」。この効果は、LEDのサイズが縮小するにつれて悪化するため、LEDのサイズは約400×400マイクロメートルに制限されています。
Velazquez-Rizoは、同僚のZhe Zhuang、飯田大輔、大川和弘とともに、わずか17×17マイクロメートルの真っ赤な窒化インジウムガリウム系マイクロ発光ダイオード（μLED）を開発した。研究チームは、徹底的に調整された原子蒸着技術を用いて、10×10の赤色μLEDのアレイを作製した。その後、化学処理により、μLEDの側壁の損傷を除去した。「処理後の側壁が高い結晶性を有していることを原子レベルの観察で確認しました」とVelazquez-Rizoは言う。「このような観測を行うには、特殊な道具と試料の準備が必要なのです」。と研究リーダーの大川は同意する。"この顕微鏡技術なくして、この成果を実現し確認することはできませんでした"。
これは、1ミリメートル四方あたりの出力が1ミリワット未満であった従来のデバイスに比べ、顕著な改善である。研究チームは、この赤色μLEDを緑色および青色窒化インジウムガリウムμLEDと組み合わせて、広色域のデバイスを作製し、実証した。
Velazquez-Rizoは、「私たちの研究の次のステップは、μLEDの効率をさらに向上させ、横方向の寸法を10マイクロメートル以下にすることです」と述べています。
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