Um novo micro-diodo emissor de luz (micro-LED) desenvolvido na KAUST pode emitir luz vermelha pura com eficiência e pode ajudar na busca pelo desenvolvimento de telas coloridas baseadas em apenas um único semicondutor.

Micro-LEDs são uma tecnologia promissora para a próxima geração de monitores. Eles têm a vantagem de serem muito pequenos e eficientes em termos de energia. Mas cada LED só pode emitir luz em uma faixa estreita de cores. Uma solução inteligente é criar dispositivos que combinem muitos LEDs diferentes, cada um emitindo uma cor diferente. Micro displays coloridos podem ser criados combinando vermelho, micro-LEDs verdes e azuis (RGB). Agora, uma equipe KAUST de Zhe Zhuang, Daisuke Iida e Kazuhiro Ohkawa trabalharam para desenvolver um LED vermelho mais eficiente.

A cor de emissão de um LED é determinada pelas propriedades do material do semicondutor. Por exemplo, semicondutores de nitreto podem ser usados ​​para fazer micro-LEDs azuis e verdes, enquanto os semicondutores de fosforeto são usados ​​para a luz vermelha. Mas combinar diferentes semicondutores dessa forma torna a construção de micro-LEDs RGB mais difícil e cara. Além do mais, a eficiência dos micro-LEDs de fosforeto é reduzida significativamente com a redução do tamanho do chip.

O nitreto de índio e gálio que emite luz vermelha pode ser criado aumentando o teor de índio dos materiais. Mas isso tende a diminuir a eficiência do LED resultante porque há uma incompatibilidade entre a separação de átomos no GaN e InGaN, que causa imperfeições em nível atômico. Além disso, danos às paredes laterais de um micro-LED InGaN induzidos durante o processo de fabricação tornam o novo dispositivo menos eficiente. "Mas temos um tratamento químico para remover os danos e manter a alta qualidade do cristal da interface de parede lateral InGaN e GaN, "explica Zhuang.

A equipe de Zhang criou e caracterizou uma série de dispositivos quadrados com um comprimento lateral de 98 ou 47 micrômetros. Seus dispositivos de 47 micrômetros de comprimento que emitem luz em um comprimento de onda de pico de 626 nanômetros mostraram ter uma eficiência quântica externa - o número de fótons emitidos pelo LED por elétron injetado no dispositivo - de até cerca de 0,87 por cento. Também, a pureza da cor do micro-LED vermelho é ótima porque está muito próxima da cor vermelha primária definida pelo padrão industrial conhecido como Rec. 2020.

"A próxima etapa é aumentar a eficiência do micro-LED vermelho com tamanhos de chip ainda menores, talvez abaixo de 20 micrômetros, "diz Zhuang." Então esperamos integrar LEDs baseados em nitreto RGB para telas coloridas. "