Científicos de la KAUST han creado diodos emisores de luz a escala micrométrica de un tamaño sin precedentes que podrían utilizarse en pantallas de teléfonos móviles o televisores. Han publicado su trabajo "Microdiodos emisores de luz InGaN de 630 nm de color rojo (<20 μm × 20 μm) que superan 1 mW/mm2 para micropantallas a todo color" en la revista Photonics Research.
Los diodos emisores de luz a escala micrométrica (μLED) son el componente ideal para las pantallas microLED de próxima generación que se utilizan en monitores montados en la cabeza, teléfonos móviles y televisores, ya que son brillantes, responden con rapidez, ofrecen longevidad y consumen poca energía. Los investigadores de la KAUST han demostrado que estos dispositivos a escala pueden emitir luz de forma eficiente en todo el espectro de luz visible.
Al igual que las pantallas LED convencionales, los productos μLEDs a todo color requerirán conjuntos de fuentes de luz azul, verde y roja. Las aleaciones basadas en nitruros son un grupo de materiales semiconductores que ofrecen una vía para conseguirlo porque, con la mezcla química adecuada, pueden emitir los tres colores.
Sin embargo, cuando los dispositivos de nitruro se reducen a escalas micrométricas, se convierten en emisores de luz muy pobres. "El principal obstáculo para reducir el tamaño de los dispositivos es el daño que se produce en las paredes laterales de la estructura del LED durante el proceso de fabricación", explica el estudiante de doctorado Martín Velázquez-Rizo. "Los defectos proporcionan una vía eléctrica para una corriente de fuga que no contribuye a la emisión de luz". Este efecto se agrava a medida que el tamaño del LED se reduce, lo que ha limitado su tamaño a unos 400 por 400 micrómetros.
Velázquez-Rizo, junto con sus colegas Zhe Zhuang, Daisuke Iida y Kazuhiro Ohkawa, han desarrollado microdiodos emisores de luz de nitruro de indio (µLED) de color rojo brillante de sólo 17 × 17 micrómetros. El equipo utilizó una técnica de deposición de átomos minuciosamente calibrada para crear una matriz de μLEDs rojos de 10 por 10. A continuación, se eliminaron los daños en las paredes laterales de los μLED mediante un tratamiento químico. "Confirmamos con observaciones a escala atómica que las paredes laterales tenían una alta cristalinidad después del tratamiento", dice Velázquez-Rizo. "Realizar este tipo de observaciones requiere herramientas especializadas y la preparación de la muestra". Y el líder de la investigación Ohkawa está de acuerdo. "Sin esta tecnología de microscopio, no podríamos realizar y confirmar este logro".
Observaron una potencia de salida muy elevada, de 1,76 milivatios por cada milímetro cuadrado de la superficie del dispositivo, lo que supone una notable mejora con respecto a los dispositivos anteriores, que registraban una potencia de salida inferior a 1 milivatio por milímetro cuadrado. A continuación, el equipo hizo una demostración de sus μLED rojos con μLED verdes y azules de nitruro de indio para crear un dispositivo de amplia gama cromática.
"El siguiente paso en nuestra investigación es mejorar aún más la eficiencia de nuestros μLEDs y disminuir sus dimensiones laterales por debajo de los 10 micrómetros", afirma Velázquez-Rizo.
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