પરંપરાગત LED એ કાર્યક્ષમતાની દ્રષ્ટિએ તેમના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને કારણે લાઇટિંગ અને ડિસ્પ્લેના ક્ષેત્રમાં ક્રાંતિ લાવી છે.

પરંપરાગત LED એ કાર્યક્ષમતા, સ્થિરતા અને ઉપકરણના કદના સંદર્ભમાં તેમના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને કારણે લાઇટિંગ અને ડિસ્પ્લેના ક્ષેત્રમાં ક્રાંતિ લાવી છે. LED સામાન્ય રીતે મિલીમીટરના લેટરલ પરિમાણો સાથે પાતળા સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્મોના સ્ટેક હોય છે, જે ઇન્કેન્ડેસેન્ટ બલ્બ અને કેથોડ ટ્યુબ જેવા પરંપરાગત ઉપકરણો કરતા ઘણા નાના હોય છે. જો કે, ઉભરતા ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક એપ્લિકેશનો, જેમ કે વર્ચ્યુઅલ અને ઓગમેન્ટેડ રિયાલિટી, માટે માઇક્રોન અથવા તેનાથી ઓછા કદમાં LED ની જરૂર પડે છે. આશા છે કે માઇક્રો - અથવા સબમાઇક્રોન સ્કેલ LED (μleds) માં પરંપરાગત LED પહેલાથી જ રહેલા ઘણા શ્રેષ્ઠ ગુણો રહેશે, જેમ કે અત્યંત સ્થિર ઉત્સર્જન, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને તેજ, ​​અલ્ટ્રા-લો પાવર વપરાશ અને પૂર્ણ-રંગ ઉત્સર્જન, જ્યારે ક્ષેત્રમાં લગભગ દસ લાખ ગણા નાના હોય છે, જે વધુ કોમ્પેક્ટ ડિસ્પ્લે માટે પરવાનગી આપે છે. આવા LED ચિપ્સ વધુ શક્તિશાળી ફોટોનિક સર્કિટ માટે પણ માર્ગ મોકળો કરી શકે છે જો તેમને Si પર સિંગલ-ચિપ ઉગાડી શકાય અને પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર (CMOS) ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે સંકલિત કરી શકાય.

જોકે, અત્યાર સુધી, આવા μleds અપ્રાપ્ય રહ્યા છે, ખાસ કરીને લીલાથી લાલ ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં. પરંપરાગત led µ-led અભિગમ એ એક ટોચ-ડાઉન પ્રક્રિયા છે જેમાં InGaN ક્વોન્ટમ વેલ (QW) ફિલ્મોને એચિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા માઇક્રો-સ્કેલ ઉપકરણોમાં કોતરવામાં આવે છે. જ્યારે પાતળા-ફિલ્મ InGaN QW-આધારિત tio2 µleds એ InGaN ના ઘણા ઉત્તમ ગુણધર્મો, જેમ કે કાર્યક્ષમ વાહક પરિવહન અને દૃશ્યમાન શ્રેણીમાં તરંગલંબાઇ ટ્યુનેબિલિટીને કારણે ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે, અત્યાર સુધી તેઓ સાઇડ-વોલ કાટ નુકસાન જેવી સમસ્યાઓથી પીડાય છે જે ઉપકરણનું કદ સંકોચાતાં વધુ ખરાબ થાય છે. વધુમાં, ધ્રુવીકરણ ક્ષેત્રોના અસ્તિત્વને કારણે, તેમની પાસે તરંગલંબાઇ/રંગ અસ્થિરતા છે. આ સમસ્યા માટે, બિન-ધ્રુવીય અને અર્ધ-ધ્રુવીય InGaN અને ફોટોનિક સ્ફટિક પોલાણ ઉકેલો પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે, પરંતુ તે હાલમાં સંતોષકારક નથી.

લાઇટ સાયન્સ એન્ડ એપ્લિકેશન્સમાં પ્રકાશિત થયેલા એક નવા પેપરમાં, મિશિગન યુનિવર્સિટી, એનાબેલના પ્રોફેસર ઝેટીયન મીના નેતૃત્વ હેઠળના સંશોધકોએ સબમાઇક્રોન સ્કેલ ગ્રીન LED iii - નાઇટ્રાઇડ વિકસાવ્યું છે જે આ અવરોધોને એકવાર અને બધા માટે દૂર કરે છે. આ μleds પસંદગીયુક્ત પ્રાદેશિક પ્લાઝ્મા-સહાયિત મોલેક્યુલર બીમ એપિટાક્સી દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા. પરંપરાગત ટોપ-ડાઉન અભિગમથી તદ્દન વિપરીત, અહીં μled માં નેનોવાયર્સનો સમાવેશ થાય છે, દરેક વ્યાસમાં ફક્ત 100 થી 200 nm છે, જે દસ નેનોમીટર દ્વારા અલગ પડે છે. આ નીચે-ઉપર અભિગમ મૂળભૂત રીતે બાજુની દિવાલના કાટને થતા નુકસાનને ટાળે છે.

ઉપકરણનો પ્રકાશ ઉત્સર્જક ભાગ, જેને સક્રિય ક્ષેત્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે નેનોવાયર મોર્ફોલોજી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ કોર-શેલ મલ્ટીપલ ક્વોન્ટમ વેલ (MQW) માળખાથી બનેલો છે. ખાસ કરીને, MQW માં InGaN કૂવો અને AlGaN અવરોધનો સમાવેશ થાય છે. બાજુની દિવાલો પર ગ્રુપ III તત્વો ઇન્ડિયમ, ગેલિયમ અને એલ્યુમિનિયમના શોષિત અણુ સ્થળાંતરમાં તફાવતને કારણે, અમને જાણવા મળ્યું કે નેનોવાયરની બાજુની દિવાલો પર ઇન્ડિયમ ખૂટે છે, જ્યાં GaN/AlGaN શેલ MQW કોરને બ્યુરિટોની જેમ લપેટી લે છે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે આ GaN/AlGaN શેલનું Al સામગ્રી નેનોવાયરની ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શન બાજુથી છિદ્ર ઇન્જેક્શન બાજુ સુધી ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે. GaN અને AlN ના આંતરિક ધ્રુવીકરણ ક્ષેત્રોમાં તફાવતને કારણે, AlGaN સ્તરમાં Al સામગ્રીનો આવો વોલ્યુમ ગ્રેડિયન્ટ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનને પ્રેરિત કરે છે, જે MQW કોરમાં વહેવા માટે સરળ છે અને ધ્રુવીકરણ ક્ષેત્રને ઘટાડીને રંગ અસ્થિરતાને દૂર કરે છે.

હકીકતમાં, સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે એક માઇક્રોન કરતા ઓછા વ્યાસવાળા ઉપકરણો માટે, ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સની ટોચની તરંગલંબાઇ, અથવા વર્તમાન-પ્રેરિત પ્રકાશ ઉત્સર્જન, વર્તમાન ઇન્જેક્શનમાં ફેરફારના ક્રમમાં સ્થિર રહે છે. વધુમાં, પ્રોફેસર Mi ની ટીમે અગાઉ સિલિકોન પર નેનોવાયર એલઇડી ઉગાડવા માટે સિલિકોન પર ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા GaN કોટિંગ્સ ઉગાડવાની પદ્ધતિ વિકસાવી છે. આમ, એક μled અન્ય CMOS ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે સંકલન માટે તૈયાર Si સબસ્ટ્રેટ પર બેસે છે.

આ μled માં સરળતાથી ઘણા સંભવિત ઉપયોગો છે. ચિપ પરના સંકલિત RGB ડિસ્પ્લેની ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ લાલ રંગમાં વિસ્તરતાં ઉપકરણ પ્લેટફોર્મ વધુ મજબૂત બનશે.