Wysokowydajne białe oświetlenie LED
Wielkość płytki ma istotne znaczenie dla określenia, ile chipów LED może się na niej zmieścić. Do niedawna diody LED budowano płaskimi warstwami. Im silniejsze ma być światło, tym większej powierzchni płytki potrzeba. Teraz jednak chipy LED podążają za branżą zaawansowanych półprzewodników i stają się trójwymiarowe. W ramach projektu GECCO (3D GaN for high-efficiency solid-state lighting) naukowcy zbudowali trójwymiarowe diody LED, wykorzystując pionowe ścianki boczne trójwymiarowych struktur azotku galu (GaN). Każda dioda LED jest miniaturową latarnią, emitującą światło z całej powierzchni pionowej. Prototypowy chip ma pięciokrotnie większą powierzchnię przy takim samym podłożu co dotychczas stosowane chipy LED, dzięki czemu generuje dużo więcej światła. W oparciu o ten model na każdej płytce można umieścić kilka tysięcy dodatkowych chipów. Tak jak w przypadku większości białych diod LED, powierzchnię i tej diody pokrywa materiał fosforowy, przekształcający światło niebieskie na białe. Macierze submikronowych, trójwymiarowych struktur LED z GaN wyhodowano przy pomocy zoptymalizowanych procesów na wzorcowanych szablonach wytworzonych przy pomocy litografii konwencjonalnej lub nanostemplowania. Aby uzyskać trójwymiarową geometrię chipa, uczeni zastosowali warstwę maskującą na osadzanych w pierwszej kolejności warstwach półprzewodnikowych. Maski potrzebne do uzyskania selektywnego wzrostu poszczególnych obszarów zoptymalizowano nie tylko pod kątem homogeniczności i powtarzalności, ale także pod kątem właściwości izolacyjnych wewnątrz chipa LED. Następnie zespół wykorzystał przezroczysty materiał kontaktowy do pokrycia trójwymiarowych kolumn GaN, dzięki czemu prąd zasilający rozprzestrzenia się na całej powierzchni. Budując pierwszy biały, fosforowy chip LED, uczestnicy projektu GECCO przyczynili się do rozwoju wysoko wydajnego oświetlenia półprzewodnikowego, mimo że nie udało im się osiągnąć docelowej wartości elektroluminescencji (200 lm/W).
Słowa kluczowe
Białe LED, GaN, oświetlenie półprzewodnikowe, trójwymiarowe mikroukłady
