Los diodos emisores de luz a escala del micrómetro, conocidos como microleds (μLED) se están posicionando como la tecnología más prometedora para el desarrollo de la próxima generación de pantallas debido a su rápida respuesta, larga vida útil, alto nivel de brillo y bajo consumo de energía.
En una nueva investigación, los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), han demostrado que estos reducidos dispositivos 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 conjuntos de fuentes de luz azul, 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 de micrómetro, se convierten en emisores muy pobres de luz.
“El principal obstáculo para reducir el tamaño de los dispositivos son los daños en las paredes laterales de la estructura del LED generados durante el proceso de fabricación. Los defectos proporcionan una vía eléctrica para una corriente de fuga que no contribuye a la emisión de luz. Este efecto se agrava a medida que el tamaño del LED se reduce, lo que ha limitado su tamaño a unos 400 por 400 micrómetros”, explica el estudiante de doctorado Martín Velázquez-Rizo.
Velázquez-Rizo, junto con sus colegas Zhe Zhuang, Daisuke Iida y Kazuhiro Ohkawa, han desarrollado μLED de nitruro de indio y galio rojo brillante de sólo 17 × 17 micrómetros.
El equipo utilizó una técnica de deposición de átomos minuciosamente calibrada para crear una matriz de 10 por 10 de μLED rojos. El daño a las paredes laterales del μLED se eliminó 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 nuestras”.
Los investigadores observaron una potencia de salida muy elevada, de 1,76 milivatios por cada milímetro cuadrado de la superficie del dispositivo, lo que supone una notable mejora con respecto a los dispositivos anteriores, que registraban una potencia de salida inferior al milivatio por milímetro cuadrado. A continuación, el equipo hizo una demostración de sus μLED rojos con μLED verdes y azules de nitruro de indio para crear un dispositivo de amplia gama cromática.
«El siguiente paso en nuestra investigación es mejorar aún más la eficiencia de nuestros μLED y disminuir sus dimensiones laterales por debajo de los 10 micrómetros», concluye Velázquez-Rizo.
Créditos de imagen: © 2021 KAUST.
