LED แบบดั้งเดิมได้ปฏิวัติวงการแสงสว่างและจอแสดงผลเนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในแง่ของประสิทธิภาพ

LED แบบดั้งเดิมได้ปฏิวัติวงการแสงสว่างและจอแสดงผล เนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในแง่ของประสิทธิภาพ ความเสถียร และขนาดอุปกรณ์ โดยทั่วไปแล้ว LED จะเป็นกองฟิล์มเซมิคอนดักเตอร์บางๆ ที่มีขนาดด้านข้างเป็นมิลลิเมตร ซึ่งเล็กกว่าอุปกรณ์ทั่วไป เช่น หลอดไส้และหลอดแคโทดมาก อย่างไรก็ตาม แอปพลิเคชันออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น ความเป็นจริงเสมือนและความเป็นจริงเสริม ต้องใช้ LED ที่มีขนาดไมครอนหรือน้อยกว่า ความหวังก็คือ LED ระดับไมโครหรือซับไมครอน (µled) ยังคงมีคุณสมบัติที่เหนือกว่าหลายประการที่ไฟ LED แบบดั้งเดิมมีอยู่แล้ว เช่น การเปล่งแสงที่เสถียรสูง ประสิทธิภาพและความสว่างสูง การใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ และการปล่อยสีเต็มรูปแบบ ในขณะที่มีพื้นที่เล็กกว่าประมาณล้านเท่า ทำให้สามารถแสดงผลที่มีขนาดกะทัดรัดยิ่งขึ้น ชิปนำดังกล่าวยังสามารถปูทางไปสู่วงจรโฟโตนิกที่ทรงพลังยิ่งขึ้นได้ หากสามารถปลูกฝังชิปตัวเดียวบน Si และรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ (CMOS) เสริม

อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ µled ดังกล่าวยังคงเข้าใจยาก โดยเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นการปล่อยก๊าซสีเขียวถึงสีแดง วิธีการนำ µ-led แบบเดิมเป็นกระบวนการจากบนลงล่างซึ่งฟิล์ม InGaN ควอนตัมหลุม (QW) ถูกแกะสลักลงในอุปกรณ์ขนาดเล็กผ่านกระบวนการแกะสลัก ในขณะที่ tio2 µled ที่ใช้ฟิล์มบาง InGaN QW ได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการของ InGaN เช่น การเคลื่อนย้ายพาหะที่มีประสิทธิภาพและการปรับความยาวคลื่นตลอดช่วงที่มองเห็นได้ จนถึงขณะนี้ปัญหาเหล่านี้ประสบปัญหา เช่น ผนังด้านข้าง ความเสียหายจากการกัดกร่อนที่แย่ลงเมื่อขนาดอุปกรณ์ลดลง นอกจากนี้ เนื่องจากมีสนามโพลาไรซ์ จึงมีความไม่เสถียรของความยาวคลื่น/สี สำหรับปัญหานี้ มีการเสนอวิธีแก้ปัญหา InGaN ที่ไม่ใช่ขั้วและกึ่งขั้วและโพรงคริสตัลโฟโตนิก แต่ก็ยังไม่เป็นที่น่าพอใจในปัจจุบัน

ในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Light Science and Applications นักวิจัยที่นำโดย Zetian Mi ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน Annabel ได้พัฒนา LED สีเขียวระดับ submicron iii - nitride ที่สามารถเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้ทุกครั้ง µled เหล่านี้ถูกสังเคราะห์โดย epitaxy ลำแสงโมเลกุลที่ได้รับความช่วยเหลือจากพลาสมาในระดับภูมิภาคแบบเลือกสรร ตรงกันข้ามกับวิธีการจากบนลงล่างแบบดั้งเดิม µled ที่นี่ประกอบด้วยเส้นลวดนาโนหลายเส้น โดยแต่ละเส้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 100 ถึง 200 นาโนเมตร โดยคั่นด้วยสิบนาโนเมตร วิธีการจากล่างขึ้นบนนี้หลีกเลี่ยงความเสียหายจากการกัดกร่อนของผนังด้านข้างเป็นหลัก

ส่วนที่เปล่งแสงของอุปกรณ์หรือที่เรียกว่าบริเวณแอคทีฟนั้นประกอบด้วยโครงสร้างหลุมควอนตัมหลายหลุม (MQW) core-shell ที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเส้นลวดนาโน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MQW ประกอบด้วยหลุม InGaN และสิ่งกีดขวาง AlGaN เนื่องจากความแตกต่างในการเคลื่อนย้ายอะตอมที่ถูกดูดซับของธาตุกลุ่ม III อินเดียม แกลเลียม และอะลูมิเนียมบนผนังด้านข้าง เราพบว่าอินเดียมหายไปบนผนังด้านข้างของเส้นลวดนาโน โดยที่เปลือก GaN/AlGaN ห่อหุ้มแกน MQW เหมือนเบอร์ริโต นักวิจัยพบว่าปริมาณ Al ของเปลือก GaN/AlGaN นี้ค่อยๆ ลดลงจากด้านการฉีดอิเล็กตรอนของเส้นลวดนาโนไปจนถึงด้านการฉีดของรู เนื่องจากความแตกต่างในฟิลด์โพลาไรซ์ภายในของ GaN และ AlN การไล่ระดับปริมาตรของปริมาณ Al ในชั้น AlGaN จะกระตุ้นให้เกิดอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งไหลเข้าสู่แกน MQW ได้ง่าย และบรรเทาความไม่เสถียรของสีโดยการลดสนามโพลาไรเซชัน

ในความเป็นจริง นักวิจัยได้พบว่าสำหรับอุปกรณ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 ไมครอน ความยาวคลื่นสูงสุดของอิเล็กโตรลูมิเนสเซนซ์ หรือการแผ่รังสีที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า จะยังคงคงที่ตามลำดับความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงในการฉีดกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ ทีมงานของศาสตราจารย์ Mi ยังได้พัฒนาวิธีการในการปลูกสารเคลือบ GaN คุณภาพสูงบนซิลิคอน เพื่อสร้างเส้นลวดนาโนบนซิลิคอน ดังนั้น µled จึงตั้งอยู่บนซับสเตรต Si ที่พร้อมสำหรับการรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ CMOS อื่นๆ

µled นี้มีการใช้งานที่เป็นไปได้มากมายอย่างง่ายดาย แพลตฟอร์มอุปกรณ์จะมีความแข็งแกร่งมากขึ้นเมื่อความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของจอแสดงผล RGB ในตัวบนชิปขยายเป็นสีแดง