Elevata efficienza dell’illuminazione con LED a luce bianca
Le dimensioni del wafer giocano un ruolo importante nel determinare quanti microchip LED possono trovare posto su di esso. Fino ad ora, i LED sono stati fabbricati in strati piani. Quanto maggiore è la luce richiesta, e tanto più ampia è l’area del wafer che deve essere prodotto. Tuttavia, i microchip LED sembrano ora andare dietro alla progredita industria dei semiconduttori, diventando 3D. All’interno di GECCO (3D GaN for high-efficiency solid-state lighting), i ricercatori hanno montato con successo dei LED 3D sfruttando i fianchi verticali delle strutture 3D di nitruro di gallio (GaN). Ogni LED è un minuscolo faro, che emette luce da tutta la superficie verticale. Il prototipo del microchip ha una superficie cinque volte più grande rispetto agli attuali microchip LED sullo stesso substrato, e genera perciò molta più luce. In base a questo modello, è possibile fare molte migliaia di microchip aggiuntivi da ogni wafer. Come accade con la maggior parte dei LED a luce bianca, uno strato di fosforo copre la sua superficie, trasformando la luce inizialmente blu in luce bianca. Batterie di strutture LED GaN 3D con dimensioni inferiori al micron sono state fatte crescere con processi ottimizzati su forme modellate fabbricate mediante l’utilizzo della litografia convenzionale o a nanostampa. Per realizzare la geometria del microchip 3D, i ricercatori hanno applicato un particolare strato di mascheratura al wafer sopra ai primi strati semiconduttori depositati. Le mascherature di crescita, che erano necessarie per la crescita selettiva su un’area, sono state ottimizzate non solo per uniformità e riproducibilità, ma anche per le proprietà isolanti dentro il microchip LED. Il team ha quindi usato un materiale di contatto trasparente per rivestire le colonne GaN 3D, garantendo in tal modo che la corrente di alimentazione si possa diffondere sull’intera superficie. Svelando per la prima volta un microchip LED al fosforo a luce bianca, GECCO ha compiuto un passo verso l’illuminazione allo stato solido ad alta efficienza, anche se non ha raggiunto il valore di elettroluminescenza a cui mirava (200 lm/W).
Parole chiave
LED a luce bianca, GaN, illuminazione allo stato solido, microchip 3D
