Pamatojoties uz gallija nitrīda tehnoloģiju un esošajām ražošanas iekārtām, celmu inženierija var nodrošināt praktisku mikro displeja metodi.
Pamatojoties uz indium gallija nitrīda (InGaN) celmu inženieriju, vairākas kvantu urbumus, Mičiganas Universitāte ir izstrādājusi monolītu integrētu dzintara-zaļzaļo gaismas avotu (1.attēls). Celma inženierija tiek panākta, dažādojot dažādu nano kolonnu daudzumus.
1. attēls. Nano-kolonnu virknes diametrs dažādās shēmās
Nākotnē pētnieki cer izveidot sarkano zaļo zilu krāsu ar 635 nm gaismas kvantu dziļumu, nodrošinot dzīvotspējīgu mikro displeja metodi, pamatojoties uz šo pikseli. Citi iespējamie pielietojumi ietver apgaismojumu, biosensorus un optisko ģenētiku.
Papildus Nacionālā zinātnes fonda (NSF) atbalstam Samsung atbalsta ražošanas un aprīkojuma dizainu. Pētnieki cer izveidot milzīgu daudzkrāsu LED platformu, kuras pamatā ir esošā ražošanas infrastruktūra.
Epitaksijas materiāli tiek audzēti uz 2 collu bezmatūras safīra, izmantojot metālu-organisko ķīmisko tvaiku izgulsnēšanos (MOCVD). Gaismas aktīvā reģions sastāv no 5 2 5 nm InGaN slazdiem, kurus atdala 12 nm vārti. Elektroniskais barjeras slānis un P-kontakta slānis sastāv no attiecīgi 20 nm gallija nitrīda (P-al0,2ga0,8 N) un 150 nm P-gan.
Nano kolonnu veido, izmantojot elektronu staru litogrāfiju, un niķeļa masku izmanto jaukta mitra un sausa kodināšanas procesā. Lielākā daļa no kodināšanas ir sausa ar induktīvi saistītu plazmu, un mitrās kodināšanas fāzi izmanto, lai sasniegtu galīgo diametru un noņemtu bojājumus no sausā kodināšanas procesa. Urbšanas dziļums ir apmēram 300 nm. Visa ražošanas procesa laikā sintētiskā maska ir aizsargāta, lai aizsargātu P-gan virsmu.
Pēc tam, kad tika veikts 50 nm silīcija nitrīda plazmas pastiprināta ķīmiskā tvaiku pārklāšana (PECVD), struktūra tika izveidota, izmantojot stiklu ar rotācijas krāsu, lai izolētu N un P-gan daļas.
Plakanās struktūras sausā tipa korozija, lai pakļautu kolonnas galu. Noņemiet niķeļa maskas materiālu ar slāpekļskābes šķīdumu. P-Contact Niķelis / zelta metalizācija ir termiski atkausēta gaisā.
Ierīces elektriskajā veiktspējā ir redzama zema noplūde aptuveni 3x10-7a uz pikseli pie 5V reversā slīpuma. Zemais noplūdes raksturs ir saistīts ar diviem faktoriem - saplacināts kvadrātveida urbums nodrošina zemu strāvas izspiešanas efektu un ierobežo celmu uzsākto nesēju līdz nano kolonnas centram. Samazinātās iedarbības risku lielāka strāvas blīvuma dēļ šaurākajā kolonnā var uzlabot, samazinot slodzi, tādējādi samazinot elektriskā lauka kvantu robežu "stark efekts", ko izraisa ķīmisko saišu maksas polarizācija nitrīdā.
Pikseļi sastāv no kolonnas ar dažādiem diametriem un dažādām krāsām (2.attēls). Kad diametrs palielinās, viļņa garums kļūst garāks un variācija ir lielāka. Pētnieki attiecināja izmaiņas uz kvadrātveida biezuma izmaiņām uz vafeļu.
QQ ekrānuzņēmums 20170916103202. png
2. att. A) istabas temperatūras elektroluminescences spektri, kas iegūti no zilā (487nm), zaļā (512nm), oranžā (575nm) un dzintara (600nm) gaismas, kas iegūta no nano kolonnas ar 50 nm, 100 nm un 800 nm diametru un plānu plēvi novietoto pikseļu.
(b) gaismas viļņa garums, kas iegūts, izmantojot vienmodu sprieguma relaksācijas teoriju.
(c) Galvenā maksimuma stāvoklis dažādos pretstatītajos spriegumos.
Ar sprieguma un strāvas injekcijas palielināšanos vairāk un vairāk vaļēju šaurās nanocaurulī ir arī zema viļņa garuma zilā pāreja. 800 nm diametra nano kolonnas pikseļu zila pāreja no 2.8V līdz 4V ir 40 nm. Tas ir saistīts ar to, ka pētnieks slēpjas slazdos, izmantojot slodzes atkarīgo sprieguma lauku.
Komanda noteica slīpuma spriegumu un mainīja intensitāti, izmantojot impulsu frekvences modulāciju, tādējādi stabilizējot piksela izejas viļņa garumu. Ar šo eksperimentu tiek parādīts, ka visi pikseļu tipi nodrošina stabilu viļņa garumu un relatīvo elektroluminescences intensitāti, un impulsa signāla maksājuma attiecība mainās gandrīz lineāri. Pulso platums ir 400μs. Impulsa frekvence svārstās no 200Hz līdz 2000Hz.
