El instituto de investigación CEA-Leti y el Centro de Investigación sobre Heteroepitaxia y sus aplicaciones (CRHEA) han presentado los resultados de I+D que han abierto el camino hacia micropantallas a todo color basadas en un único sistema de material, un objetivo de larga data para las tecnologías de realidad aumentada y realidad virtual (RA/RV).
El proyecto desarrolló una técnica para el crecimiento de pozos cuánticos de alta calidad basados en InGaN en nanopirámides submicrónicas, lo que permite la emisión nativa de luz roja, verde y azul (RGB) desde un único sistema de materiales.
Las micropantallas para dispositivos inmersivos requieren subpíxeles RGB brillantes de menos de 10 × 10 micras. Según el artículo, «el uso de materiales de nitruro III promete microdiodos emisores de luz (microLED) de alta eficiencia en comparación con sus homólogos orgánicos. Sin embargo, para este tamaño de píxel, el proceso de selección y colocación ya no es adecuado para combinar microLED azules y verdes de nitruros III y microLED rojos de materiales de fosfuro en la misma plataforma».
Los microLED de fosfuro emisores de luz roja también sufren pérdidas de eficiencia en tamaños pequeños, mientras que los métodos de conversión de color enfrentan desafíos en cuanto a precisión y estabilidad de la deposición.
Mejora del rendimiento de las micropantallas
Este avance permite la emisión RGB nativa desde un sistema de un solo material, lo que simplifica la integración y mejora el rendimiento en futuras micropantallas. Dado que las estructuras nanopiramidales se pueden modelar a escala submicrónica, son óptimas para la distancia entre píxeles de <10 micras que exigen los visores de RA/RV, las gafas inteligentes y otros dispositivos inmersivos. A largo plazo, se prevén micropantallas a todo color para RA/RV, comunicaciones ópticas rápidas (emisión + recepción) y, más allá de eso, aplicaciones fotovoltaicas y producción de hidrógeno renovable.
El equipo desarrolló nanopirámides de InGaN utilizando epitaxia en fase de vapor de metal orgánico (MOVPE) con una capa de grafeno epitaxial sobre carburo de silicio que actúa como máscara selectiva.
Según los investigadores, como resultado, el uso de estas nanoestructuras alivió la tensión interna que suele limitar la incorporación de indio. Asimismo, los científicos lograron fracciones molares de nitruro de indio récord del 40% en los pozos cuánticos, lo suficientemente altas como para generar luz roja de forma fiable sin degradar la calidad del cristal.
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