Los diminutos dispositivos emisores de luz que pueden crear todos los colores del arcoíris son esenciales para la próxima generación de teléfonos y pantallas.

Los diodos emisores de luz de escala micrométrica (μLED) son el bloque de construcción ideal para las pantallas microLED de próxima generación utilizadas en monitores montados en la cabeza. teléfonos móviles y televisores porque son brillantes, responde rapido, ofrecen longevidad y consumen poca energía. Los investigadores de KAUST han demostrado que estos dispositivos reducidos pueden emitir luz de manera eficiente en todo el espectro de luz visible.

Al igual que con las pantallas LED convencionales, Los productos μLED a todo color requerirán matrices de azul, fuentes de luz verde y roja. Las aleaciones a base de nitruro son un grupo de materiales semiconductores que ofrecen una ruta para lograrlo porque, con la mezcla química adecuada, pueden emitir los tres colores.

Sin embargo, cuando los dispositivos de nitruro se reducen en tamaño a escalas micrométricas, se convierten en emisores de luz muy pobres. "El principal obstáculo para reducir el tamaño de los dispositivos es el daño a las paredes laterales de la estructura del LED generado durante el proceso de fabricación, ", explica el estudiante de doctorado Martín Velázquez-Rizo." Los defectos proporcionan una ruta eléctrica para una corriente de fuga que no contribuye a la emisión de luz. "Este efecto empeora a medida que el tamaño del LED se reduce, que ha limitado el tamaño del LED a aproximadamente 400 por 400 micrómetros.

Velázquez-Rizo, junto con sus colegas Zhe Zhuang, Daisuke Iida y Kazuhiro Ohkawa, han desarrollado diodos emisores de luz ultravioleta (µLED) de nitruro de galio de color rojo brillante de tan solo 17 × 17 micrómetros.

El equipo utilizó una técnica de deposición de átomos calibrada a fondo para crear una matriz de 10 por 10 de μLED rojos. A continuación, se eliminó el daño a las paredes laterales del μLED mediante un tratamiento químico. "Confirmamos con observaciones a escala atómica que las paredes laterales tenían una alta cristalinidad después del tratamiento, ", dice Velázquez-Rizo." Realizar este tipo de observación requiere herramientas especializadas y preparación de muestras ". Y el líder de la investigación Ohkawa está de acuerdo." Sin esta tecnología de microscopio, no pudimos darnos cuenta y confirmar este logro ".

Observaron una potencia de salida muy alta de 1,76 milivatios por cada milímetro cuadrado en la superficie del dispositivo, una mejora notable en los dispositivos anteriores que informaron una potencia de salida de menos de 1 milivatio por milímetro cuadrado. Luego, el equipo demostró sus μLED rojos con μLED de nitruro de galio indio verde y azul para crear un dispositivo de amplia gama de colores.

"El siguiente paso en nuestra investigación es mejorar aún más la eficiencia de nuestros μLED y disminuir sus dimensiones laterales por debajo de 10 micrómetros, "dice Velázquez-Rizo.