पारंपरिक एलईडी ने दक्षता के मामले में अपने बेहतर प्रदर्शन के कारण प्रकाश और प्रदर्शन के क्षेत्र में क्रांति ला दी है।

पारंपरिक एलईडी ने दक्षता, स्थिरता और उपकरण आकार के मामले में अपने बेहतर प्रदर्शन के कारण प्रकाश और प्रदर्शन के क्षेत्र में क्रांति ला दी है। एलईडी आमतौर पर मिलीमीटर के पार्श्व आयामों वाली पतली अर्धचालक फिल्मों के ढेर होते हैं, जो तापदीप्त बल्बों और कैथोड ट्यूबों जैसे पारंपरिक उपकरणों से बहुत छोटे होते हैं। हालाँकि, उभरते हुए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों, जैसे आभासी और संवर्धित वास्तविकता, के लिए माइक्रोन या उससे कम आकार के एलईडी की आवश्यकता होती है। उम्मीद है कि माइक्रो या सबमाइक्रोन स्केल एलईडी (µleds) में पारंपरिक एलईडी के कई बेहतर गुण मौजूद रहेंगे, जैसे अत्यधिक स्थिर उत्सर्जन, उच्च दक्षता और चमक, बेहद कम बिजली की खपत, और पूर्ण-रंग उत्सर्जन, जबकि क्षेत्रफल में लगभग दस लाख गुना छोटे होने के कारण ये अधिक कॉम्पैक्ट डिस्प्ले प्रदान करते हैं। ऐसे एलईडी चिप्स अधिक शक्तिशाली फोटोनिक सर्किट का मार्ग भी प्रशस्त कर सकते हैं यदि उन्हें Si पर एकल-चिप के रूप में विकसित किया जा सके और पूरक धातु ऑक्साइड अर्धचालक (CMOS) इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एकीकृत किया जा सके।

हालांकि, अब तक ऐसे µleds मायावी बने हुए हैं, विशेष रूप से हरे से लाल उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य रेंज में। पारंपरिक led µ-led दृष्टिकोण एक टॉप-डाउन प्रक्रिया है जिसमें InGaN क्वांटम वेल (QW) फिल्मों को एक नक्काशी प्रक्रिया के माध्यम से माइक्रो-स्केल उपकरणों में उकेरा जाता है। जबकि पतली फिल्म InGaN QW-आधारित tio2 µleds ने InGaN के कई उत्कृष्ट गुणों, जैसे कि कुशल वाहक परिवहन और दृश्यमान रेंज में तरंगदैर्ध्य ट्यूनेबिलिटी के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है, अब तक वे साइड-वॉल संक्षारण क्षति जैसे मुद्दों से ग्रस्त रहे हैं जो डिवाइस के आकार के सिकुड़ने के साथ बिगड़ जाते हैं। इसके अलावा, ध्रुवीकरण क्षेत्रों के अस्तित्व के कारण, उनमें तरंगदैर्ध्य/रंग अस्थिरता होती है।

लाइट साइंस एंड एप्लीकेशंस में प्रकाशित एक नए शोधपत्र में, मिशिगन विश्वविद्यालय, एनाबेल के प्रोफेसर ज़ेटियन मी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने एक सबमाइक्रोन स्केल ग्रीन एलईडी iii-नाइट्राइड विकसित किया है जो इन बाधाओं को हमेशा के लिए दूर कर देता है। इन µLEDs को चयनात्मक क्षेत्रीय प्लाज्मा-सहायता प्राप्त आणविक किरण एपिटेक्सी द्वारा संश्लेषित किया गया था। पारंपरिक टॉप-डाउन विधि के बिल्कुल विपरीत, यहाँ µLED में नैनोवायरों की एक श्रृंखला होती है, जिनमें से प्रत्येक का व्यास केवल 100 से 200 नैनोमीटर होता है, जो दसियों नैनोमीटर से अलग होते हैं। यह बॉटम-अप विधि पार्श्व दीवार के क्षरण से होने वाले नुकसान से अनिवार्य रूप से बचाती है।

उपकरण का प्रकाश उत्सर्जक भाग, जिसे सक्रिय क्षेत्र भी कहा जाता है, नैनोवायर आकारिकी द्वारा चिह्नित कोर-शेल मल्टीपल क्वांटम वेल (MQW) संरचनाओं से बना है। विशेष रूप से, MQW में InGaN वेल और AlGaN अवरोध शामिल हैं। पार्श्व भित्तियों पर समूह III तत्वों इंडियम, गैलियम और एल्युमिनियम के अधिशोषित परमाणु प्रवास में अंतर के कारण, हमने पाया कि नैनोवायर की पार्श्व भित्तियों पर इंडियम अनुपस्थित था, जहाँ GaN/AlGaN शेल ने MQW कोर को बरिटो की तरह लपेटा हुआ था। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस GaN/AlGaN शेल की Al सामग्री नैनोवायर के इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन पक्ष से छिद्र इंजेक्शन पक्ष की ओर धीरे-धीरे कम होती गई। GaN और AlN के आंतरिक ध्रुवीकरण क्षेत्रों में अंतर के कारण, AlGaN परत में Al सामग्री का ऐसा आयतन प्रवणता मुक्त इलेक्ट्रॉनों को प्रेरित करती है, जो MQW कोर में आसानी से प्रवाहित होते हैं और ध्रुवीकरण क्षेत्र को कम करके रंग अस्थिरता को कम करते हैं।

दरअसल, शोधकर्ताओं ने पाया है कि एक माइक्रोन से भी कम व्यास वाले उपकरणों के लिए, विद्युत-दीप्ति या धारा-प्रेरित प्रकाश उत्सर्जन की शिखर तरंगदैर्ध्य, धारा अंतःक्षेपण में परिवर्तन के परिमाण के क्रम पर स्थिर रहती है। इसके अलावा, प्रोफ़ेसर मी की टीम ने पहले सिलिकॉन पर उच्च-गुणवत्ता वाले GaN कोटिंग्स उगाने की एक विधि विकसित की है ताकि सिलिकॉन पर नैनोवायर एलईडी उगाई जा सकें। इस प्रकार, एक µled एक Si सब्सट्रेट पर रखा जाता है जो अन्य CMOS इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एकीकरण के लिए तैयार होता है।

इस µled के कई संभावित अनुप्रयोग हैं। चिप पर एकीकृत RGB डिस्प्ले की उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य लाल रंग में विस्तारित होने पर यह डिवाइस प्लेटफ़ॉर्म और भी मज़बूत हो जाएगा।