Sulla base della tecnologia del nitrallo di gallio e delle strutture produttive esistenti, l'ingegneria di strain può fornire un metodo fattibile per la micro-visualizzazione.
L'Università del Michigan ha sviluppato un LED monocolore verde-blu-verde integrato monolitico (Figura 1) basandosi sull'ingegneria del nitrallo di gallio d'indio (InGaN) di molteplici pozzetti quantistici. L'ingegnerizzazione della tensione è ottenuta incidendo diversi diametri di nano-colonne.
Fig. 1. I vari diametri della matrice nano-colonna hanno guidato lo schema di produzione Top-down
I ricercatori sperano di produrre un led rosso-verde-blu in futuro con un pozzo quantico luminoso da 635 nm, fornendo un metodo vitale per un micro-display basato su questo pixel led. Altre potenziali applicazioni comprendono illuminazione, biosensori e genetica ottica.
Oltre al supporto della National Science Foundation (NSF), Samsung supporta la progettazione e la progettazione di attrezzature. I ricercatori sperano di sviluppare una piattaforma multicolore LED a chip, basata su infrastrutture di produzione esistenti.
I materiali epitassiali vengono coltivati su zaffiri no-pattern da 2 pollici mediante deposizione di vapori chimici organici (MOCVD). La regione attiva luminosa è costituita da 5 2 5nm InGaN trappole separate da un cancello da 12nm Gan. Lo strato elettronico della barriera e lo strato di contatto P sono costituiti da nitruro di gallio da 20 nm (P-al0.2ga0.8N) e 150 nm di P-gan rispettivamente.
La colonna Nano è formata usando la litografia a fascio di elettroni, e la maschera di nichel è utilizzata per il processo misto di mordenzatura a secco e secco. La maggior parte dell'incisione è il plasma accoppiato induttivo secco e la fase di marcia umida viene utilizzata per ottenere il diametro finale e per rimuovere i danni dalla fase di incisione secca. La profondità di incisione è di circa 300nm. Durante l'intero processo di fabbricazione, la maschera di incisione è protetta per proteggere la superficie P-gan.
Dopo che è stata eseguita la deposizione di vapori chimici (PECVD) di 50 nm di nitruro di silicio, la struttura è stata realizzata usando un vetro rotativo rivestito per isolare le parti N e P-gan.
Corrosione a secco della struttura piatta per esporre la punta della colonna. Rimuovere il materiale della maschera di nichel con la soluzione di acido nitrico. P-Contact La metallizzazione del nichel / oro è termicamente ricottata nell'aria.
Le prestazioni elettriche del dispositivo mostrano una bassa perdita di circa 3x10-7a per pixel a 5V di inversione inversa. La scarsa perdita è attribuita a due fattori: il pozzo quantistico appiattito fornisce un basso effetto di crowding corrente e la restrizione del vettore iniziato dal ceppo al centro della nano-colonna. Il rischio di un effetto ridotto dovuto alla maggiore densità di corrente in una colonna più stretta può essere migliorato riducendo il ceppo, riducendo così il limite quantico "effetto scuro" del campo elettrico causato dalla polarizzazione di carica dei legami chimici nel nitruro.
I pixel sono costituiti da colonne con differenti diametri e colori diversi (Fig. 2). Mentre il diametro aumenta, la lunghezza d'onda diventa più lunga e la variazione è maggiore. I ricercatori hanno attribuito la variazione a cambi di spessore del quantum bene sul wafer.
QQ screenshot 20170916103202. png
Fig. 2. (a) spettri elettroluminescenti a temperatura ambiente di Blue (487nm), Verde (512nm), Orange (575nm) e Ambra (600nm) ottenuti da colonne nano di diametro 50nm, 800nm e pixel sottili di film sottile.
(b) La lunghezza d'onda della luce ottenuta con una teoria di rilassamento dello stress uno-dimensionale.
c) La posizione del picco principale in varie tensioni polarizzate.
Con l'aumento della tensione e dell'iniezione di corrente, nanotubi sempre più stretti e stretti mostrano anche meno spostamento blu della lunghezza d'onda. La colonna nano di 800 nm di diametro colonna blu cambia tra 2.8V e 4V è 40nm. Ciò è dovuto al gruppo di ricerca che filtra il campo di tensione dipendente dalla tensione nella trappola.
Il team ha fissato la tensione di polarizzazione e ha cambiato l'intensità attraverso la modulazione della frequenza di impulso, stabilizzando così la lunghezza d'onda di uscita del pixel. Attraverso questo esperimento, si dimostra che tutti i tipi di pixel forniscono una lunghezza d'onda stabile e una relativa intensità di elettroluminescenza, e il rapporto di lavoro del segnale di impulso è cambiato quasi linearmente. La larghezza dell'impulso è di 400μs. La frequenza di impulso varia tra 200Hz e 2000Hz.
