روایتی ایل ای ڈی نے کارکردگی کے لحاظ سے اپنی اعلیٰ کارکردگی کی وجہ سے روشنی اور ڈسپلے کے میدان میں انقلاب برپا کر دیا ہے۔

روایتی LED نے کارکردگی، استحکام اور ڈیوائس کے سائز کے لحاظ سے اپنی اعلی کارکردگی کی وجہ سے روشنی اور ڈسپلے کے میدان میں انقلاب برپا کر دیا ہے۔ ایل ای ڈی عام طور پر ملی میٹر کے پس منظر کے طول و عرض کے ساتھ پتلی سیمی کنڈکٹر فلموں کے ڈھیر ہوتے ہیں، جو روایتی آلات جیسے تاپدیپت بلب اور کیتھوڈ ٹیوبوں سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ تاہم، ابھرتی ہوئی آپٹو الیکٹرانک ایپلی کیشنز، جیسے ورچوئل اور اگمینٹڈ رئیلٹی، کو مائکرون یا اس سے کم سائز میں ایل ای ڈی کی ضرورت ہوتی ہے۔ امید یہ ہے کہ مائیکرو – یا سب مائیکرون اسکیل ایل ای ڈی (µleds) میں بہت سی اعلیٰ خصوصیات ہیں جو روایتی لیڈز میں پہلے سے موجود ہیں، جیسے انتہائی مستحکم اخراج، اعلی کارکردگی اور چمک، انتہائی کم بجلی کی کھپت، اور مکمل رنگ کا اخراج، جبکہ رقبے میں تقریباً ایک ملین گنا چھوٹا ہونے کے ساتھ، زیادہ کمپیکٹ ڈسپلے کی اجازت دیتا ہے۔ اس طرح کی لیڈ چپس زیادہ طاقتور فوٹوونک سرکٹس کے لیے بھی راہ ہموار کرسکتی ہیں اگر انہیں Si پر سنگل چپ اگایا جائے اور تکمیلی میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر (CMOS) الیکٹرانکس کے ساتھ مربوط کیا جائے۔

تاہم، اب تک، اس طرح کے µleds غیر محفوظ رہے ہیں، خاص طور پر سبز سے سرخ اخراج طول موج کی حد میں۔ روایتی لیڈ µ-led اپروچ ایک ٹاپ ڈاون عمل ہے جس میں InGaN کوانٹم ویل (QW) فلموں کو اینچنگ کے عمل کے ذریعے مائیکرو اسکیل ڈیوائسز میں اینچ کیا جاتا ہے۔ جبکہ پتلی فلم InGaN QW پر مبنی tio2 µleds نے InGaN کی بہت سی بہترین خصوصیات کی وجہ سے بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے، جیسے کہ قابل کیریئر ٹرانسپورٹ اور ویو لینتھ ٹیونبلیٹی پوری مرئی حد میں، اب تک وہ سائیڈ وال جیسے مسائل سے دوچار ہیں۔ سنکنرن کو پہنچنے والا نقصان جو آلہ کے سائز کے سکڑنے کے ساتھ خراب ہو جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، پولرائزیشن فیلڈز کے وجود کی وجہ سے، ان میں طول موج/رنگ کی عدم استحکام ہے۔ اس مسئلے کے لیے، غیر قطبی اور نیم قطبی InGaN اور فوٹوونک کرسٹل کیویٹی حل تجویز کیے گئے ہیں، لیکن فی الحال وہ تسلی بخش نہیں ہیں۔

لائٹ سائنس اینڈ ایپلی کیشنز میں شائع ہونے والے ایک نئے مقالے میں، یونیورسٹی آف مشی گن، اینابیل کے پروفیسر زیٹیان ایم آئی کی سربراہی میں محققین نے ایک ذیلی مائکرون اسکیل گرین ایل ای ڈی iii - نائٹرائڈ تیار کیا ہے جو ان رکاوٹوں کو ایک بار اور ہمیشہ کے لیے دور کرتا ہے۔ ان µleds کو منتخب علاقائی پلازما کی مدد سے مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی کے ذریعے ترکیب کیا گیا تھا۔ روایتی ٹاپ ڈاون اپروچ کے بالکل برعکس، یہاں µled نینوائرز کی ایک صف پر مشتمل ہے، ہر ایک کا قطر صرف 100 سے 200 nm ہے، جو دسیوں نینو میٹرز سے الگ ہے۔ یہ نیچے تک اپروچ بنیادی طور پر پس منظر کی دیوار کے سنکنرن نقصان سے بچاتا ہے۔

ڈیوائس کا روشنی خارج کرنے والا حصہ، جسے ایکٹو ریجن بھی کہا جاتا ہے، کور شیل ملٹیپل کوانٹم ویل (MQW) ڈھانچے پر مشتمل ہے جس کی خصوصیت نانوائر مورفولوجی ہے۔ خاص طور پر، MQW InGaN کنویں اور AlGaN رکاوٹ پر مشتمل ہے۔ طرف کی دیواروں پر گروپ III عناصر انڈیم، گیلیم اور ایلومینیم کے جذب شدہ ایٹم کی منتقلی میں فرق کی وجہ سے، ہم نے محسوس کیا کہ نینوائرز کی سائیڈ دیواروں پر انڈیم غائب تھا، جہاں GaN/AlGaN شیل نے MQW کور کو برریٹو کی طرح لپیٹ رکھا تھا۔ محققین نے پایا کہ اس GaN/AlGaN شیل کا Al مواد نینوائرز کے الیکٹران انجیکشن سائیڈ سے ہول انجیکشن سائیڈ تک بتدریج کم ہوتا چلا گیا۔ GaN اور AlN کے اندرونی پولرائزیشن فیلڈز میں فرق کی وجہ سے، AlGaN پرت میں Al مواد کا اس طرح کے حجم کا میلان مفت الیکٹرانوں کو آمادہ کرتا ہے، جو MQW کور میں بہنا آسان ہوتے ہیں اور پولرائزیشن فیلڈ کو کم کرکے رنگین عدم استحکام کو کم کرتے ہیں۔

درحقیقت، محققین نے پایا ہے کہ ایک مائیکرون سے کم قطر والے آلات کے لیے، الیکٹرو لومینیسینس کی چوٹی کی طول موج، یا کرنٹ-حوصلہ افزائی روشنی کا اخراج، موجودہ انجیکشن میں تبدیلی کی شدت کے حکم پر مستقل رہتا ہے۔ اس کے علاوہ، پروفیسر ایم آئی کی ٹیم نے پہلے سلیکون پر اعلیٰ معیار کی GaN کوٹنگز اگانے کا طریقہ تیار کیا ہے تاکہ سلیکون پر نانوائر لیڈز اگائے جائیں۔ اس طرح، ایک µled دوسرے CMOS الیکٹرانکس کے ساتھ انضمام کے لیے تیار Si سبسٹریٹ پر بیٹھتا ہے۔

اس µled میں آسانی سے بہت سے ممکنہ ایپلی کیشنز ہیں۔ ڈیوائس پلیٹ فارم زیادہ مضبوط ہو جائے گا کیونکہ چپ پر مربوط RGB ڈسپلے کی اخراج طول موج سرخ ہو جائے گی۔