NanoLED и Микро LED Револуција: Светлосната инженерија надвор од пикселите

Долго време дискутираните теми за високото резолуција и енергетската ефикасност во технологијата на екрани, сега се појавуваат со многу помали решенија. NanoLED истражувањата носат пробивни напредоци во областа на микроLED, додека компаниите како Polar Light Technologies со прототипи под 500 нанометри ги тестираат границите на пазарот. Иако во традиционалната производња на микроLED, LED-те се произведуваат во микрометарски големини, со овој нов пристап е можно да се достигне нанометровска големина. Во процесот се користат полупроводнички материјали како GaN и InGaN, кои се обликуваат со структура наречена осовна пирамида која расте од долната страна, што е различно од стандардните процеси на производство. Ова нуди значителни предности во намалување на големината и контролата врз производството. Компанијата има за цел да ја комерцијализира оваа структура на пирамида LED до крајот на 2026 година; досега, оваа структура има ширина до 300 нанометри, а теоретската граница сè уште не е достигната.

Швајцарските лаборатории на ETH Цюрих успеаја да постигнат органски полупроводнички OLED технологија користејќи пиксели на ниво од 100 нанометри. Тие ги развија зелените низи со електронскилик (litography), дигиталните диоди со NanoOLED пиксели се истакнуваат со високата густина. Сега, најнапредните екрани достигнуваат приближно 14.000 ppi, додека прототипите NanoLED на теоретско ниво можат да достигнат 100.000 ppi. Овие развои отвораат возбудливи можности за прекумерна реалност и виртуелна реалност.

Истражувачите од Универзитетот Zhejiang во Кина исто така прифаќаат поинаков пристап: перовскит-базирана материјалите се користат за производство на LED кои почнуваат со пиксели од стотици микрометри, а потоа прво ги намалуваат границите на 1 микрометар, а потоа достигнуваат до 90 нанометри, што претставува еден од најмалиотите јавени LED пиксели. Сепак, ефикасноста е еден од најголемите предизвици за nanoLED технологијата. Внешната квантна ефикасност на перовскит-основаните nanoLED има околу 5–10%, иако во органските nanoOLED прототипи може да достигне до 13%, најголемите III-V LED со милиметарска големина во повеќето случаи нудат ефикасност од 50–70%. Затоа, се работи на оптимизација на процесите на производство и материјалното инженерство за идната подобрување на ефикасноста на nanoLED. Теоретски, постои потенцијал за достигнување на 30–40% за OLED решенијата, со што се работи на понатамошни истражувања.

Каде ќе се користат? Основната мотивација зад NanoLED истражувањата е да се дизајнираат помали, посветли и енергетски поефикасни екрани за паметни очила и виртуелна реалност. Некои производители веќе се стремат кон пиксели од околу 3 микрометри, но вистинската корист доаѓа од многу помалите големини кои се приближуваат до границите на прекршување на светлосната дифракција. Една од областите каде оваа технологија може да донесе револуција е интегриран фотонски систем во чипови. Во центри за податоци за вештачка интелигенција може да помогне во зголемување на комуникациските брзини. Се размислува дека користењето на nanoLED во помали форма може да напредува во индустријата на микрочипови и оптичките комуникации.

Во иднина, со помош на специјални структури наречени мета површини, можеби ќе биде можно деликатно да се насочи светлото од секој пиксел. Овие низи можат да генерираат светлосни бранови слични на ласер, што ќе овозможи holographic 3D екрани или нови оптички системи за комуникација. Иако сето ова е рана фаза на истражување, nanoLED технологијата се смета за ветувачки пример за големи промени во светот на екрани и фотоника.