Wissenschaftler der KAUST haben mikrometergroße Leuchtdioden von noch nie dagewesener Größe entwickelt, die in Handy-Bildschirmen oder Fernsehern eingesetzt werden könnten. Sie veröffentlichten ihre Arbeit "630-nm red InGaN micro-light-emitting diodes (<20 μm × 20 μm) exceeding 1 mW/mm2 for full-color micro-displays" in der Zeitschrift Photonics Research.
Lichtemittierende Dioden im Mikrometermaßstab (μLEDs) sind der ideale Baustein für Mikro-LED-Displays der nächsten Generation, die in kopfgetragenen Monitoren, Mobiltelefonen und Fernsehern verwendet werden, da sie hell sind, schnell reagieren, langlebig sind und wenig Energie verbrauchen. KAUST-Forscher haben gezeigt, dass diese verkleinerten Geräte effizient Licht über das gesamte sichtbare Lichtspektrum emittieren können.
Genau wie bei herkömmlichen LED-Anzeigen werden für vollfarbige μLED-Produkte Anordnungen von blauen, grünen und roten Lichtquellen benötigt. Legierungen auf Nitridbasis sind eine Gruppe von Halbleitermaterialien, die eine Möglichkeit bieten, dies zu erreichen, da sie mit der richtigen chemischen Mischung alle drei Farben emittieren können.
Wenn Nitridbauteile jedoch auf Mikrometergröße verkleinert werden, werden sie zu sehr schlechten Lichtquellen. "Das Haupthindernis bei der Verkleinerung der Bauelemente ist die Beschädigung der Seitenwände der LED-Struktur, die während des Herstellungsprozesses entsteht", erklärt der Doktorand Martin Velazquez-Rizo. "Die Defekte bieten einen elektrischen Pfad für einen Leckstrom, der nicht zur Lichtemission beiträgt". Dieser Effekt verschlimmert sich, wenn die Größe der LED schrumpft, was die Größe der LED auf etwa 400 mal 400 Mikrometer begrenzt hat.
Velazquez-Rizo hat zusammen mit seinen Kollegen Zhe Zhuang, Daisuke Iida und Kazuhiro Ohkawa leuchtend rote Indiumgalliumnitrid-Mikroleuchtdioden (µLEDs) von nur 17 × 17 Mikrometern entwickelt. Das Team verwendete eine sorgfältig kalibrierte Atomdepositionstechnik, um eine 10 mal 10 große Anordnung roter μLEDs zu erzeugen. Die Schäden an den μLED-Seitenwänden wurden dann durch eine chemische Behandlung beseitigt. "Wir haben mit Beobachtungen auf atomarer Ebene bestätigt, dass die Seitenwände nach der Behandlung eine hohe Kristallinität aufwiesen", sagt Velazquez-Rizo. "Diese Art der Beobachtung erfordert spezielle Werkzeuge und eine besondere Probenvorbereitung". Und der Leiter der Forschung Ohkawa stimmt dem zu. "Ohne diese Mikroskoptechnologie könnten wir diese Leistung nicht realisieren und bestätigen."
Sie beobachteten eine sehr hohe Ausgangsleistung von 1,76 Milliwatt pro Quadratmillimeter auf der Oberfläche des Bauelements - eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber früheren Bauelementen, die eine Ausgangsleistung von weniger als 1 Milliwatt pro Quadratmillimeter aufwiesen. Das Team hat dann seine roten μLEDs mit grünen und blauen Indiumgalliumnitrid-μLEDs kombiniert, um ein Gerät mit einem breiten Farbspektrum zu schaffen.
"Der nächste Schritt in unserer Forschung besteht darin, die Effizienz unserer μLEDs weiter zu verbessern und ihre lateralen Abmessungen auf unter 10 Mikrometer zu verringern", sagt Velazquez-Rizo.
Weitere Informationen finden Sie unter:
https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1179/full-color-leds-cut-down-to-size [This is automatically translated from English]