ال ای دی سنتی به دلیل عملکرد برتر از نظر کارایی، انقلابی در زمینه نورپردازی و نمایشگر ایجاد کرده است.

LED های سنتی به دلیل عملکرد برتر از نظر کارایی، پایداری و اندازه دستگاه انقلابی در زمینه نورپردازی و نمایشگر ایجاد کرده اند. LED ها معمولاً پشته هایی از فیلم های نیمه هادی نازک با ابعاد جانبی میلی متر هستند که بسیار کوچکتر از دستگاه های سنتی مانند لامپ های رشته ای و لوله های کاتدی هستند. با این حال، کاربردهای الکترونیک نوری نوظهور، مانند واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، به LEDهایی در اندازه میکرون یا کمتر نیاز دارند. امید این است که LED در مقیاس میکرو یا زیر میکرون (µled) همچنان دارای بسیاری از کیفیت‌های برتری باشد که LED‌های سنتی قبلاً دارند، مانند انتشار بسیار پایدار، راندمان و روشنایی بالا، مصرف انرژی بسیار کم و انتشار تمام رنگ. در حالی که مساحت آن حدود یک میلیون برابر کوچکتر است، و امکان نمایشگرهای فشرده تر را فراهم می کند. چنین تراشه‌های led می‌توانند راه را برای مدارهای فوتونیک قوی‌تر هموار کنند، اگر بتوان آنها را تک‌تراشه روی Si رشد داد و با الکترونیک نیمه‌رسانای اکسید فلزی (CMOS) ادغام کرد.

با این حال، تا کنون، چنین میکرودها، به ویژه در محدوده طول موج انتشار سبز تا قرمز، گریزان مانده اند. رویکرد سنتی led μ-led یک فرآیند از بالا به پایین است که در آن فیلم‌های چاه کوانتومی InGaN (QW) از طریق فرآیند اچ در دستگاه‌های مقیاس میکرو حک می‌شوند. در حالی که لایه نازک Tio2 میکرولید مبتنی بر InGaN QW به دلیل بسیاری از ویژگی های عالی InGaN، مانند حمل و نقل کارآمد حامل و قابلیت تنظیم طول موج در محدوده قابل مشاهده، توجه زیادی را به خود جلب کرده است، تا کنون با مسائلی مانند دیواره جانبی مواجه بوده اند. آسیب خوردگی که با کوچک شدن اندازه دستگاه بدتر می شود. علاوه بر این، به دلیل وجود میدان های پلاریزاسیون، دارای ناپایداری طول موج/رنگ هستند. برای این مشکل، راه حل های InGaN غیر قطبی و نیمه قطبی و حفره بلور فوتونیک پیشنهاد شده است، اما در حال حاضر رضایت بخش نیستند.

در مقاله جدیدی که در Light Science and Applications منتشر شده است، محققان به سرپرستی زتیان می، استاد دانشگاه میشیگان، آنابل، یک LED سبز رنگ در مقیاس زیر میکرونی ایجاد کرده اند - نیترید که یک بار برای همیشه بر این موانع غلبه می کند. این میکرول‌ها توسط اپیتاکسی پرتو مولکولی انتخابی به کمک پلاسمای منطقه‌ای سنتز شدند. برخلاف رویکرد سنتی از بالا به پایین، میکرولد در اینجا از آرایه‌ای از نانوسیم‌ها تشکیل شده است که هر کدام تنها ۱۰۰ تا ۲۰۰ نانومتر قطر دارند که با ده‌ها نانومتر از هم جدا شده‌اند. این رویکرد از پایین به بالا اساساً از آسیب خوردگی دیواره جانبی جلوگیری می کند.

بخش ساطع کننده نور دستگاه، که به عنوان منطقه فعال نیز شناخته می شود، از ساختارهای چاه کوانتومی چندگانه هسته-پوسته (MQW) تشکیل شده است که با مورفولوژی نانوسیم مشخص می شود. به طور خاص، MQW از چاه InGaN و مانع AlGaN تشکیل شده است. به دلیل تفاوت در مهاجرت اتم های جذب شده عناصر گروه III ایندیم، گالیوم و آلومینیوم در دیواره های جانبی، متوجه شدیم که ایندیم در دیواره های جانبی نانوسیم ها وجود ندارد، جایی که پوسته GaN/AlGaN هسته MQW را مانند یک بوریتو می پیچد. محققان دریافتند که محتوای Al در این پوسته GaN/AlGaN به تدریج از سمت تزریق الکترون نانوسیم ها به سمت سوراخ تزریق کاهش می یابد. با توجه به تفاوت در میدان های پلاریزاسیون داخلی GaN و AlN، چنین گرادیان حجمی محتوای Al در لایه AlGaN باعث القای الکترون های آزاد می شود که به راحتی به هسته MQW جریان می یابد و با کاهش میدان پلاریزاسیون، ناپایداری رنگ را کاهش می دهد.

در واقع، محققان دریافته‌اند که برای دستگاه‌هایی با قطر کمتر از یک میکرون، اوج طول موج الکترولومینسانس یا تابش نور ناشی از جریان، با مرتبه‌ای از تغییر در تزریق جریان ثابت می‌ماند. علاوه بر این، تیم پروفسور Mi قبلاً روشی را برای رشد پوشش‌های GaN با کیفیت بالا بر روی سیلیکون برای رشد نانوسیم‌های LED روی سیلیکون توسعه داده‌اند. بنابراین، یک میکرولد روی یک بستر Si می‌نشیند و آماده ادغام با سایر لوازم الکترونیکی CMOS است.

این µled به راحتی کاربردهای بالقوه زیادی دارد. با افزایش طول موج نمایشگر RGB یکپارچه روی تراشه به رنگ قرمز، پلت فرم دستگاه قوی تر می شود.