Компания Polar Light Technologies разработала новый метод создания микросветодиодов на основе контролируемого роста кристаллов пирамидальной формы, что позволило добиться красного цвета диода из нитрида галлия с добавлением индия, из которого производятся синие и зеленые диоды, что прежде считалось технологически невозможным.
Традиционно для создания микросветодиодов синего и зеленого цветов используется материал на основе нитрида галлия (GaN) с добавлением индия (InGaN), однако из-за своих физических и химических особенностей он не подходит для красных микросветодиодов, так как спектр излучения этого материала ограничен и не может быть настроен стандартными средствами на требуемую длину волны в 625 нм. Чтобы достичь красного света, разработчики используют фосфорное покрытие, преобразующее синий свет, и другие альтернативные технологии, но зачастую они менее эффективны и более сложны в производстве.
Именно поэтому для получения красных микросветодиодов обычно применяется такой материал, как алюминий-галлий-фосфид (AlGaP). Но и это приносит с собой новые сложности. AlGaP-диоды имеют меньшую яркость, чем InGaN/GaN-диоды, отличаются от них своими физическими характеристики и требуют другого процесса роста кристаллов, что увеличивает их стоимость и сложность изготовления. Отличие характеристик приводит к еще одной проблеме – несовпадению структур, что может вызвать появление механических напряжений в кристаллической решетке. Это, в свою очередь, снижает эффективность светодиодов и приводит к их деградации, особенно при работе на высокой яркости.
Комментирует Лиза Руллик, технический директор Polar Light Technologies:
«Разрабатывая свою технологию, мы стремились преодолеть существующую проблему производства красных микросветодиодов, причем сделать это без компромиссов, присущих альтернативным техническим решениям. Наша команда успешно справилась с этой задачей, разработав инновационную пирамидальную структуру и применив для ее реализации контролируемый рост кристаллов, что в конечном счере помогло реализовать излучающий красный свет микросветодиода из нитрида галлия с добавлением индия».
Разработка Polar Light Technologies позволила создать микросветодиоды всех трех цветов из одного материала – нитрида галлия с добавлением индия, благодаря чему они оптимально сочетаются друг с другом, не вызывая механических напряжений. В ее основе лежит собственная технология компании, отличающаяся от стандартного метода производства. Обычно для формирования нужной структуры диодов применяется химическое удаление материала с поверхности (травление). Это может повредить материал, особенно когда дело касается таких миниатюрных структур, как микросветодиоды, что препятствует получению диодов идеальной формы.
Новая технология базируется на контролируемом росте кристаллов, при котором атомы организуются в определенную структуру и постепенно собираются в более крупные единицы. Это не требует травления и помогает достичь очень высоких показателей точности изготовления, а также чистоты и стабильности материала. Для микросветодиодов это имеет важное значение, так как даже малейшие дефекты могут существенно повлиять на их производительность и эффективность. Другой уникальной особенностью технологии является пирамидальная форма самих диодов. Вкупе с одинаковым материалом микросветодиодов всех трех базовых цветов это позволяет создавать монолитные RGB-светодиоды, прежде недоступные производителям microLED-дисплеев.
Более того, технология допускает выпуск даже субмикронных светодиодов – наносветодиодов. Таким образом, когда будут разработаны остальные компоненты nanoLED-дисплеев, подходящие для них светодиоды уже будут доступны. По заверению Polar Light Technologies, производство микросветодиодов по ее методу в промышленных масштабах может быть налажено уже в ближайшее время.
Подытоживает Оскар Файерсон, генеральный директор Polar Light Technologies:
«Наша технология эффективно решает существующие проблемы microLED-светодиодов так, как никогда ранее. Теперь мы движемся к ее коммерциализации, сосредоточившись на выводе продукта на рынок».
