Ibbażat fuq it-teknoloġija tan-nitrur tal-gallju u l-faċilitajiet tal-manifattura eżistenti, l-inġinerija tar-razza tista 'tipprovdi metodu fattibbli għall-mikro-wirja.
Ibbażat fuq l-inġinerija tar-razza ta 'indium gallium nitride (InGaN) Bjar tal-kwantum multipli, l-Università ta' Michigan żviluppat LED ambra blu-aħdar integrat monolitiku (Fig 1). L-inġinerija tar-razza tinkiseb permezz ta 'inċiżjoni ta' dijametri differenti tan-nano-kolonni.
Fig. 1. Id-dijametri varji tal-firxa mmexxija min-nano-kolonna mill-iskematika ta 'manifattura' l fuq 'l isfel
Ir-riċerkaturi jittamaw li jipproduċu aħmar-aħdar-blu immexxi fil-futur b'qisien luminous quantum ta '635nm, li jipprovdi metodu vijabbli għal mikro-wirja bbażata fuq dan il-pixel immexxi. Applikazzjonijiet potenzjali oħra jinkludu l-illuminazzjoni, il-bijosensuri u l-ġenetika ottika.
Minbarra l-appoġġ mill-National Science Foundation (NSF), Samsung tappoġġa d-disinn tal-manifattura u t-tagħmir. Ir-riċerkaturi jixtiequ jiżviluppaw pjattaforma multicolor LED ta 'livell taċ-ċippa bbażata fuq l-infrastruttura eżistenti tal-manifattura.
Materjali epitassjali huma mkabbra fuq sapphires b'disinn ta '2 pulzieri permezz ta' depożizzjoni tal-fwar kimiku metalliku organiku (MOCVD). Ir-reġjun attiv luminuż jikkonsisti minn nases ta 'InGaN ta' 5 2 5 nms separati minn gann ta '12nm. Is-saff tal-barriera elettroniċi u s-saff tal-kuntatt P huma komposti minn 20nm nitrudu tal-gallju (P-al0.2ga0.8N) u 150nm P-gan rispettivament.
Il-kolonna Nano hija ffurmata bl-użu ta 'litografija b'raġġ ta' elettroni, u l-maskra tan-nikil jintuża għall-proċess ta 'inċiżjoni mxarrab u niexef. Il-biċċa l-kbira ta 'l-inċiżjoni hija plażma inductively coupled niexfa, u l-fażi ta' inċiżjoni mxarrba tintuża biex jinkiseb id-dijametru finali u biex titneħħa l-ħsara mill-pass niexef ta 'inċiżjoni. Il-fond tal-inċiżjoni huwa ta 'madwar 300nm. Matul il-proċess kollu tal-manifattura, il-maskra tal-inċiżjoni hija protetta biex tipproteġi l-wiċċ ta 'P-gan.
Wara li twettqet id-depożizzjoni tal-fwar kimiku (PECVD) imtejjeb bil-plażma ta '50 nm ta' nitroġenu tas-silikon, l-istruttura ġiet iffurmata bl-użu ta 'ħġieġ b'għatu rotatorju biex jiġu iżolati partijiet N u P-gan.
Korrużjoni ta 'tip niexef tal-istruttura ċatta biex tesponi l-ponta tal-kolonna. Neħħi l-materjal tal-maskra tan-nikil b'soluzzjoni ta 'aċidu nitriku. Kuntatt P Il-metallizzazzjoni tan-nikel / deheb hija termine ittemprat fl-arja.
Il-prestazzjoni elettrika tal-mezz turi nixxija baxxa ta 'madwar 3x10-7a għal kull pixel b'veloċità inversa ta' 5V. It-tnixxija baxxa hija attribwita għal żewġ fatturi: il-kwantum iddatat ukoll jipprovdi effett ta 'crowding ta' kurrent baxx, u r-restrizzjoni tat-trasportatur mibdi fuq ir-razza lejn iċ-ċentru tan-nano-kolonna. Ir-riskju ta 'effett imnaqqas minħabba densità ta' kurrent akbar f'kolonna aktar ristretta jista 'jitjieb billi titnaqqas ir-razza, u b'hekk jitnaqqas il-limitu kwantumiku "effett qawwi" tal-kamp elettriku kkawżat mill-polarizzazzjoni tat-charge tal-bonds kimiċi fin-nitrude.
Il-pixels jikkonsistu f'kolonni b'dijametri differenti u kuluri differenti (Fig 2). Peress li d-dijametru jiżdied, il-wavelength isir itwal u l-varjazzjoni hija ikbar. Ir-riċerkaturi attribwew il-bidla għall-bidliet quantum ħxuna tajba fuq il-wafer.
QQ screenshot 20170916103202. png
Fig. 2. (a) spettra elettroluminixxenti tat-temperatura tal-kamra ta 'dawl blu (487 nm), aħdar (512 nm), oranġjo (575 nm) u ambru (600 nm) miksub minn 50 nm, 100 nm u 800 nm dijametru nano kolonni u pixels rqiqa mmexxija.
(b) Il-wavelength tad-dawl miksub permezz tat-teorija ta 'tensjoni unika tat-tensjoni.
(c) Il-pożizzjoni tal-quċċata prinċipali taħt diversi vultaġġi preġudikati.
Biż-żieda tal-vultaġġ u l-injezzjoni attwali, nanotubi dojoq aktar u aktar merħija juru wkoll inqas xejriet blu b'wavelength. Dijametru ta '800nm Kolonna Nano Pixel Ċaqliq blu bejn 2.8V u 4V huwa 40nm. Dan huwa dovut lit-tim tar-riċerka li jagħlaq il-kamp tal-vultaġġ dipendenti fuq ir-razza fin-nasba.
It-tim iffissa l-vultaġġ tal-qasma u biddel l-intensità permezz tal-modulazzjoni tal-frekwenza tal-impuls, u b'hekk stabbilizza l-wavelength tal-ħruġ tal-pixel. Permezz ta 'dan l-esperiment, jidher li t-tipi kollha tal-pixel jagħtu wavelength stabbli u intensità relattiva ta' elettroluminixxenza, u l-proporzjon tad-dazju tas-sinjal tal-impuls jinbidel kważi lineari. Il-wisa 'tal-polz huwa ta' 400μs. Il-frekwenza tal-polz tvarja bejn 200 Hz u 2000 Hz.
