பாரம்பரிய LED-க்கள், தங்களின் சிறப்பான செயல்திறன் காரணமாக, ஒளி மற்றும் காட்சித் துறையில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளன.

செயல்திறன், நிலைத்தன்மை மற்றும் சாதனத்தின் அளவு ஆகியவற்றில் அவற்றின் உயர்ந்த செயல்திறன் காரணமாக, பாரம்பரிய LED-க்கள் ஒளி மற்றும் காட்சித் துறையில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளன. LED-க்கள் பொதுவாக மில்லிமீட்டர் அளவிலான பக்கவாட்டுப் பரிமாணங்களைக் கொண்ட மெல்லிய குறைக்கடத்திப் படலங்களின் அடுக்குகளாகும்; இவை, சாதாரண ஒளிரும் பல்புகள் மற்றும் கேத்தோடு குழாய்கள் போன்ற பாரம்பரிய சாதனங்களை விட மிகவும் சிறியவை. இருப்பினும், மெய்நிகர் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட யதார்த்தம் போன்ற வளர்ந்து வரும் ஒளியியல்-மின்னணுவியல் பயன்பாடுகளுக்கு, மைக்ரான் அல்லது அதற்கும் குறைவான அளவில் LED-க்கள் தேவைப்படுகின்றன. மைக்ரோ அல்லது சப்மைக்ரான் அளவிலான LED-க்கள் (µleds), பாரம்பரிய LED-க்களில் ஏற்கனவே உள்ள மிகவும் நிலையான உமிழ்வு, அதிக செயல்திறன் மற்றும் பிரகாசம், மிகக் குறைந்த மின் நுகர்வு, மற்றும் முழு வண்ண உமிழ்வு போன்ற பல உயர்ந்த குணங்களைத் தொடர்ந்து கொண்டிருக்கும் என்றும், அதே நேரத்தில் பரப்பளவில் சுமார் பத்து லட்சம் மடங்கு சிறியதாக இருப்பதால், மிகவும் கச்சிதமான காட்சிகளை உருவாக்க அனுமதிக்கும் என்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இத்தகைய LED சில்லுகளை சிலிக்கான் (Si) மீது ஒற்றைச் சில்லாக வளர்த்து, நிரப்பு உலோக ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (CMOS) மின்னணுவியலுடன் ஒருங்கிணைக்க முடிந்தால், அவை மிகவும் சக்திவாய்ந்த ஒளியியல் சுற்றுகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

இருப்பினும், இதுவரை, அத்தகைய மைக்ரோஎல்இடிகள், குறிப்பாக பச்சை முதல் சிவப்பு வரையிலான உமிழ்வு அலைநீள வரம்பில், எளிதில் கிடைக்காதவையாகவே இருந்து வருகின்றன. பாரம்பரிய மைக்ரோஎல்இடி அணுகுமுறை என்பது ஒரு மேலிருந்து கீழான செயல்முறையாகும், இதில் InGaN குவாண்டம் கிணறு (QW) படலங்கள், ஒரு பொறித்தல் செயல்முறையின் மூலம் நுண்-அளவிலான சாதனங்களாகப் பொறிக்கப்படுகின்றன. InGaN-இன் திறமையான கேரியர் கடத்தல் மற்றும் புலப்படும் வரம்பு முழுவதும் அலைநீளத்தை மாற்றியமைக்கும் திறன் போன்ற பல சிறந்த பண்புகளின் காரணமாக, மென்படல InGaN QW-அடிப்படையிலான tio2 மைக்ரோஎல்இடிகள் அதிக கவனத்தை ஈர்த்திருந்தாலும், சாதனத்தின் அளவு சுருங்கும்போது மோசமடையும் பக்கச்சுவர் அரிப்புச் சேதம் போன்ற சிக்கல்களால் அவை இதுவரை பாதிக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், முனைவாக்கப் புலங்கள் இருப்பதால், அவை அலைநீளம்/வண்ண நிலைத்தன்மையின்மையைக் கொண்டுள்ளன. இந்தப் பிரச்சனைக்கு, முனைவற்ற மற்றும் பகுதி-முனைவுள்ள InGaN மற்றும் ஃபோட்டானிக் படிகக் குழித் தீர்வுகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன, ஆனால் அவை தற்போது திருப்திகரமாக இல்லை.

லைட் சயின்ஸ் அண்ட் அப்ளிகேஷன்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு புதிய ஆய்வறிக்கையில், மிச்சிகன் பல்கலைக்கழகத்தின் அன்னபெல் வளாகப் பேராசிரியர் ஸெடியன் மி தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், இந்தத் தடைகளை முற்றிலுமாகத் தகர்க்கும் ஒரு துணை-மைக்ரான் அளவிலான பச்சை எல்இடி III – நைட்ரைடை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த மைக்ரோஎல்இடிகள், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பிராந்திய பிளாஸ்மா-உதவி மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸி மூலம் தொகுக்கப்பட்டன. பாரம்பரியமான மேலிருந்து கீழ் நோக்கிய அணுகுமுறைக்கு முற்றிலும் மாறாக, இங்குள்ள மைக்ரோஎல்இடியானது, பத்து நானோமீட்டர் இடைவெளியில் பிரிக்கப்பட்ட, ஒவ்வொன்றும் 100 முதல் 200 நானோமீட்டர் விட்டம் கொண்ட நானோகம்பிகளின் ஒரு வரிசையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த கீழிருந்து மேல் நோக்கிய அணுகுமுறை, பக்கவாட்டுச் சுவர் அரிப்பு சேதத்தை அடிப்படையில் தவிர்க்கிறது.

சாதனத்தின் ஒளி உமிழும் பகுதி, அதாவது செயல்படும் பகுதி, நானோகம்பி உருவமைப்பைக் கொண்ட உள்ளகம்-மேலோடு பல குவாண்டம் கிணறு (MQW) கட்டமைப்புகளால் ஆனது. குறிப்பாக, இந்த MQW ஆனது InGaN கிணறு மற்றும் AlGaN தடையைக் கொண்டுள்ளது. பக்கச் சுவர்களில் உள்ள குழு III தனிமங்களான இண்டியம், காலியம் மற்றும் அலுமினியம் ஆகியவற்றின் உறிஞ்சப்பட்ட அணுக்களின் இடப்பெயர்ச்சியில் உள்ள வேறுபாடுகள் காரணமாக, நானோகம்பிகளின் பக்கச் சுவர்களில் இண்டியம் இல்லை என்பதைக் கண்டறிந்தோம்; அங்கு GaN/AlGaN மேலோடு, MQW உள்ளகத்தை ஒரு பர்ரிட்டோவைப் போலச் சுற்றியிருந்தது. இந்த GaN/AlGaN மேலோட்டில் உள்ள அலுமினியத்தின் அளவு, நானோகம்பிகளின் எலக்ட்ரான் உட்செலுத்தும் பக்கத்திலிருந்து துளை உட்செலுத்தும் பக்கம் வரை படிப்படியாகக் குறைவதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். GaN மற்றும் AlN ஆகியவற்றின் உள் முனைவாக்கப் புலங்களில் உள்ள வேறுபாட்டின் காரணமாக, AlGaN அடுக்கில் உள்ள அலுமினியத்தின் இந்த கன அளவுச் சரிவு, கட்டற்ற எலக்ட்ரான்களைத் தூண்டுகிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் MQW உள்ளகத்திற்குள் எளிதாகப் பாய்ந்து, முனைவாக்கப் புலத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் வண்ண நிலைத்தன்மையின்மையைத் தணிக்கின்றன.

உண்மையில், ஒரு மைக்ரானுக்கும் குறைவான விட்டம் கொண்ட சாதனங்களில், மின் ஒளிர்தலின் (electroluminescence) அல்லது மின்னோட்டத்தால் தூண்டப்பட்ட ஒளி உமிழ்வின் உச்ச அலைநீளமானது, செலுத்தப்படும் மின்னோட்டத்தின் மாற்றத்தைப் போன்ற ஒரு வரிசையில் மாறாமல் இருப்பதாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். மேலும், பேராசிரியர் மியின் குழு, சிலிக்கானில் நானோகம்பி எல்.ஈ.டி-களை வளர்ப்பதற்காக, அதன் மீது உயர்தர GaN பூச்சுகளை வளர்க்கும் ஒரு முறையை முன்னரே உருவாக்கியுள்ளது. இதன் மூலம், ஒரு மைக்ரோஎல்.ஈ.டி (µled) ஆனது, மற்ற CMOS மின்னணுவியல் சாதனங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கத் தயாராக, ஒரு சிலிக்கான் (Si) அடித்தளத்தின் மீது அமைகிறது.

இந்த மைக்ரோஎல்இடிக்கு எளிதாகப் பல பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள் உள்ளன. சிப்பில் உள்ள ஒருங்கிணைந்த ஆர்ஜிபி திரையின் உமிழ்வு அலைநீளம் சிவப்பு நிறத்தை நோக்கி விரிவடையும்போது, ​​இந்தச் சாதனத் தளம் மேலும் வலுப்பெறும்.