أفادت تقارير إعلامية كورية جنوبية حديثة بأن معهد كوريا لتكنولوجيا الفوتونيات (KOPTI) أعلن عن نجاحه في تطوير تقنية مصابيح LED دقيقة وعالية الكفاءة. ويمكن الحفاظ على الكفاءة الكمية الداخلية لهذه المصابيح ضمن نطاق 90%، بغض النظر عن حجم الشريحة أو كثافة تيار الحقن.

منحنى التيار-الجهد لثنائي LED صغير بحجم 20 ميكرومتر وصورة الانبعاث (مصدر الصورة: KOPTI)

طُوّرت تقنية مصابيح LED الدقيقة هذه بالتعاون بين فريق الدكتور جونغ هيوب بايك من قسم شاشات أشباه الموصلات الضوئية، وفريق زوغان سيمي بقيادة الدكتور وونغ ريول ريو، والبروفيسور جونغ إن شيم من قسم الإلكترونيات الضوئية النانوية بجامعة هانيانغ. ويعالج هذا المنتج مشكلة الانخفاض السريع في كفاءة انبعاث الضوء في مصابيح LED الدقيقة نتيجةً لتصغير حجم الرقائق وزيادة تيارات الحقن.

تبين أن مصابيح LED الصغيرة التي يقل حجمها عن 20 ميكرومتر لا تعاني فقط من انخفاض سريع في كفاءة انبعاث الضوء، بل تُظهر أيضًا خسائر كبيرة في إعادة التركيب غير الإشعاعي ضمن نطاق التيار المنخفض (من 0.01 أمبير/سم² إلى 1 أمبير/سم²) اللازم لتشغيل شاشات العرض. حاليًا، تُخفف الصناعة جزئيًا من هذه المشكلة من خلال عمليات التخميل على جانب الشريحة، لكن هذا لا يحل المشكلة جذريًا.

تتفاوت الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) لمصابيح LED الزرقاء الصغيرة ذات الطول الموجي 20 ميكرومتر و10 ميكرومتر تبعًا لكثافة التيار

أوضحت شركة KOPTI أن فريق البحث قد خفّض الإجهاد في الطبقة الرقيقة المترسبة وحسّن كفاءة انبعاث الضوء من خلال تطبيق بنية جديدة. تعمل هذه البنية الجديدة على كبح تغيرات الإجهاد الفيزيائي في الصمام الثنائي الباعث للضوء الصغير (Micro LED) تحت أي مجال كهربائي خارجي أو أي بنية أخرى. ونتيجة لذلك، حتى مع صغر حجم الصمام الثنائي الباعث للضوء الصغير، تُقلل البنية الجديدة بشكل ملحوظ من خسائر إعادة التركيب غير الإشعاعي السطحي مع الحفاظ على كفاءة عالية لانبعاث الضوء دون الحاجة إلى عمليات التخميل.

نجح الفريق في التحقق من تطبيق تقنية Micro LED عالية الكفاءة والدقة في الأجهزة الزرقاء والخضراء المصنوعة من نتريد الغاليوم والحمراء. وفي المستقبل، تحمل هذه التقنية إمكانية إنتاج شاشات Micro LED كاملة الألوان مصنوعة من نتريد الغاليوم.