Rødt lys LED'er til næste generations skærme

Nye røde lysdioder er mere temperaturstabile end dem, der er fremstillet ved brug af den konventionelle halvleder, du foretrækker.

I bestræbelserne på at optimere ydeevnen af ​​lysemitterende dioder (LED'er), King Abdullah University of Science and Technology-forskere ser på alle aspekter af designet, fremstilling og drift af disse enheder. Nu, det er lykkedes dem at fremstille røde lysdioder, baseret på den naturligt blåemitterende halvleder indiumgalliumnitrid, der er lige så stabile som dem, der er baseret på indiumgalliumphosphid.

LED'er er optiske kilder fremstillet af halvledere, der tilbyder forbedringer i forhold til konventionelle synlige lyskilder med hensyn til energibesparelse, mindre størrelse og længere levetid. LED'er kan udsende over hele spektret, fra ultraviolet til blåt (B), grøn (G), rød (R) og ind i det infrarøde. Og rækker af små RGB-enheder, såkaldte mikro-LED'er, kan bruges til at lave levende farveskærme, som kunne understøtte den næste generation af skærme og fjernsyn.

En stor udfordring for udviklingen af ​​mikroLED'er er at integrere rød, grønt og blåt lys i en enkelt LED-chip. Nuværende RGB LED'er er lavet ved at kombinere to slags materialer:rødt lys LED'er er lavet af indium gallium phosphide (InGaP), mens blå og grønne LED'er omfatter indium galliumnitrid (InGaN) halvledere. Det er svært at integrere to materialesystemer. "Oprettelse af RGB-skærme kræver masseoverførsel af den separate blå, grønne og røde lysdioder sammen, " siger KAUST-forsker Zhe Zhuang. En nemmere løsning ville være at skabe forskellige-farvede LED'er alle på en enkelt halvlederchip.

Da InGaP-halvledere ikke er i stand til at udsende blåt eller grønt lys, den eneste løsning til at lave monolitiske RGB mikro-LED'er er at bruge InGaN. Dette materiale har potentialet til at ændre sin emission fra blå til grøn, gul og rød ved at indføre mere indium i blandingen. Og InGaN røde LED'er er blevet forudsagt at have bedre ydeevne end de nuværende InGaP.

Zhuang, Daisuke Iida, Det er lykkedes Kazuhiro Ohkawa og deres kolleger at dyrke indiumrigt InGaN af høj kvalitet til at fremstille røde LED'er ved hjælp af nanofabrikationsfaciliteterne på KAUST Core Labs.

Holdet udviklede også fremragende gennemsigtige elektriske kontakter ved hjælp af en tynd film af indium-tin-oxid (ITO)1, som tillader en strøm at passere gennem deres InGaN-baserede gule og røde lysdioder. "Vi har optimeret fremstillingen af ​​ITO-filmen for at realisere lav elektrisk modstand og høj transmittans." Holdet demonstrerede, at disse egenskaber markant forbedrede ydeevnen af ​​InGaN røde LED'er.

De undersøgte også omhyggeligt InGaN røde LED'er i forskellige størrelser og ved forskellige temperaturer. Ændringer i temperatur påvirker udgangslyseffekten og forårsager forskellige farveindtryk, hvilket gør dem afgørende for enhedens praktiske ydeevne.

"En kritisk ulempe ved InGaP røde LED'er er, at de ikke er stabile, når de betjenes ved høje temperaturer, " forklarer Zhuang. "Derfor, vi skabte InGaN røde LED'er af forskellige designs for at realisere meget stabile InGaN-kilder med rødt lys ved høje temperaturer." De har udviklet en InGaN rød LED-struktur, hvor udgangseffekten er mere stabil end InGaP røde LED'er2. dens emissionsfarveskift ved høje temperaturer var mindre end halvdelen af ​​dem, der blev fremstillet med InGaP.