De minuscules appareils électroluminescents capables de créer toutes les couleurs de l'arc-en-ciel sont essentiels pour la prochaine génération de téléphones et d'écrans.

Les diodes électroluminescentes à l'échelle micrométrique (μLED) sont le bloc de construction idéal pour les écrans microLED de nouvelle génération utilisés dans les moniteurs montés sur la tête, les téléphones portables et les téléviseurs parce qu'ils sont lumineux, répondre rapidement, offrent de la longévité et consomment peu d'énergie. Les chercheurs de KAUST ont montré que ces appareils à échelle réduite peuvent émettre efficacement de la lumière sur tout le spectre de la lumière visible.

Tout comme avec les écrans LED conventionnels, Les produits μLED en couleur nécessiteront des matrices de bleu, sources de lumière verte et rouge. Les alliages à base de nitrure sont un groupe de matériaux semi-conducteurs qui offrent une voie pour y parvenir car, avec le bon mélange chimique, ils peuvent émettre les trois couleurs.

Cependant, lorsque les dispositifs au nitrure sont réduits en taille à des échelles micrométriques, ils deviennent de très mauvais émetteurs de lumière. "Le principal obstacle à la réduction de la taille des appareils est l'endommagement des parois latérales de la structure LED généré pendant le processus de fabrication, " explique le doctorant Martin Velazquez-Rizo. " Les défauts fournissent un chemin électrique pour un courant de fuite qui ne contribue pas à l'émission de lumière. " Cet effet s'aggrave à mesure que la taille de la LED diminue, qui a limité la taille de la LED à environ 400 sur 400 micromètres.

Vélasquez-Rizo, avec ses collègues Zhe Zhuang, Daisuke Iida et Kazuhiro Ohkawa, ont développé des diodes électroluminescentes (µLED) rouge vif au nitrure d'indium et de gallium de seulement 17 × 17 micromètres.

L'équipe a utilisé une technique de dépôt d'atomes soigneusement calibrée pour créer un réseau de 10 par 10 LED rouges. L'endommagement des parois latérales μLED a ensuite été éliminé à l'aide d'un traitement chimique. "Nous avons confirmé avec des observations à l'échelle atomique que les parois latérales avaient une cristallinité élevée après le traitement, ", explique Velazquez-Rizo. " Réaliser ce type d'observation nécessite des outils spécialisés et une préparation des échantillons. " Et le chef de la recherche Ohkawa est d'accord. " Sans cette technologie de microscope, nous n'avons pas pu réaliser et confirmer cette réalisation."

Ils ont observé une puissance de sortie très élevée de 1,76 milliwatt par millimètre carré sur la surface de l'appareil, une amélioration notable par rapport aux appareils précédents qui signalaient une puissance de sortie inférieure à 1 milliwatt par millimètre carré. L'équipe a ensuite fait la démonstration de ses μLED rouges avec des LED vertes et bleues au nitrure d'indium et de gallium pour créer un dispositif à large gamme de couleurs.

"La prochaine étape de nos recherches est d'améliorer encore l'efficacité de nos LED et de diminuer leurs dimensions latérales en dessous de 10 micromètres, " dit Vélasquez-Rizo.