Minúsculos dispositivos emissores de luz que podem criar todas as cores do arco-íris são essenciais para a próxima geração de telefones e telas.

Diodos emissores de luz em escala de micrômetro (μLEDs) são o bloco de construção ideal para telas microLED de próxima geração usadas em monitores tipo head-mounted, telefones celulares e televisores porque são brilhantes, responda rápido, oferecem longevidade e consomem pouca energia. Os pesquisadores da KAUST mostraram que esses dispositivos reduzidos podem emitir luz com eficiência em todo o espectro de luz visível.

Assim como com telas convencionais de LED, produtos μLEDs coloridos exigirão matrizes de azul, fontes de luz verde e vermelha. Ligas à base de nitreto são um grupo de materiais semicondutores que oferecem uma rota para alcançar isso porque, com a mistura química certa, eles podem emitir todas as três cores.

Contudo, quando os dispositivos de nitreto são reduzidos em tamanho para escalas de micrômetro, eles se tornam emissores de luz muito pobres. “O principal obstáculo para a redução do tamanho dos dispositivos é o dano às paredes laterais da estrutura do LED gerado durante o processo de fabricação, "explica o aluno de Ph.D. Martin Velazquez-Rizo." Os defeitos fornecem um caminho elétrico para uma corrente de fuga que não contribui para a emissão de luz. "Este efeito fica pior à medida que o tamanho do LED encolhe, que limitou o tamanho do LED a aproximadamente 400 por 400 micrômetros.

Velazquez-Rizo, junto com seus colegas Zhe Zhuang, Daisuke Iida e Kazuhiro Ohkawa, desenvolveram diodos emissores de luz vermelha brilhante de nitreto de gálio (µLEDs) de apenas 17 × 17 micrômetros.

A equipe usou uma técnica de deposição de átomos totalmente calibrada para criar uma matriz de 10 por 10 de μLEDs vermelhos. O dano às paredes laterais μLED foi então eliminado por meio de um tratamento químico. "Confirmamos com observações em escala atômica que as paredes laterais tinham alta cristalinidade após o tratamento, "diz Velazquez-Rizo." Realizar este tipo de observação requer ferramentas especializadas e preparação de amostras. "E o líder da pesquisa Ohkawa concorda." Sem esta tecnologia de microscópio, não pudemos perceber e confirmar essa conquista. "

Eles observaram uma potência de saída muito alta de 1,76 miliwatts de cada milímetro quadrado na superfície do dispositivo - uma melhoria notável em dispositivos anteriores que relataram uma potência de saída de menos de 1 miliwatt por milímetro quadrado. A equipe então demonstrou seus μLEDs vermelhos com μLEDs de nitreto de gálio e índio verde e azul para criar um dispositivo de ampla gama de cores.

"O próximo passo em nossa pesquisa é melhorar ainda mais a eficiência de nossos μLEDs e diminuir suas dimensões laterais abaixo de 10 micrômetros, "diz Velazquez-Rizo.