Skift fra blå til rød for bedre lysdioder

En ny mikro-lysemitterende diode (mikro-LED) udviklet hos KAUST kan effektivt udsende rent rødt lys og kan hjælpe i søgen efter at udvikle fuldfarveskærme baseret på kun en enkelt halvleder.

Micro-LED'er er en lovende teknologi til den næste generation af displays. De har den fordel, at de er energieffektive og meget små. Men hver LED kan kun udsende lys over et snævert udvalg af farver. En smart løsning er at skabe enheder, der kombinerer mange forskellige LED'er, hver udsender en anden farve. Mikroskærme i fuld farve kan skabes ved at kombinere rød, grønne og blå (RGB) mikro-LED'er. Nu, et KAUST-hold af Zhe Zhuang, Daisuke Iida og Kazuhiro Ohkawa har arbejdet på at udvikle en mere effektiv rød LED.

En LEDs emissionsfarve bestemmes af halvlederens materialeegenskaber. For eksempel, nitrid halvledere kan bruges til at lave blå og grønne mikro-LED'er, der henviser til, at phosphidhalvledere bruges til rødt lys. Men at kombinere forskellige halvledere på denne måde gør konstruktionen af ​​RGB mikro-LED'er sværere og dyrere. Udover, effektiviteten af ​​phosphide mikro-LED'er reduceres betydeligt med krympende chipstørrelse.

Rødt lys-emitterende indiumgalliumnitrid kan skabes ved at øge materialernes indiumindhold. Men dette har en tendens til at sænke effektiviteten af ​​den resulterende LED, fordi der er et misforhold mellem adskillelsen af ​​atomer i GaN og InGaN, hvilket forårsager ufuldkommenheder på atomniveau. I øvrigt, Skader på sidevæggene af en InGaN mikro-LED forårsaget under fremstillingsprocessen gør den nye enhed mindre effektiv. "Men vi har en kemisk behandling for at fjerne skaden og bevare den høje krystalkvalitet af InGaN og GaN sidevægsgrænsefladen, " forklarer Zhuang.

Zhangs team skabte og karakteriserede en række firkantede enheder med en sidelængde på 98 eller 47 mikrometer. Deres 47 mikrometer lange enheder, der udsender lys ved en maksimal bølgelængde på 626 nanometer, viste sig at have en ekstern kvanteeffektivitet-antallet af fotoner, der udsendes fra LED pr. Elektron injiceret i enheden-på op til omkring 0,87 procent. Også, farverenheden af ​​den røde mikro-LED er optimal, fordi den er meget tæt på den primære røde farve defineret af den industrielle standard kendt som Rec. 2020.

"Det næste skridt er at øge effektiviteten af ​​den røde mikro-LED med endnu mindre chipstørrelser, måske under 20 mikrometer, "siger Zhuang." Så håber vi på at integrere RGB-nitridbaserede lysdioder til farveskærme. "