Brighter, smaller, greener µLEDs
- Reference number
- ID22-0028
- Project leader
- Persson, Per
- Start and end dates
- 230101-261231
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Micro-LEDs exhibit unique properties, in terms of brightness, resolution and efficiency that enable outstanding features in new applications such as Head Mounted Displays (HMD) and Head-Up Displays (HUD) that are employed in e.g. smart glasses (HMD) and visors (HUD for a pilot or MC driver). The performance of micro-LEDs available today are limited by the initial growth and subsequent etching in a top-down process, which results in poor brightness and efficiency, particularly in the green spectrum. In contrast, Polar Light Technologies have developed a revolutionary concept, which employs bottom-up synthesized pyramidal InGaN/GaN quantum structures that removes known artefacts from processing and reduces the process time. In the present project, Polar Light Technologies (PLT) together with Linköping University (LiU) aims to - further explore and confine the boundaries for quantum well growth, -to tailor the built-in strain of the growing structure and -incorporate higher In-concentrations in the InGaN layer than can otherwise be attained. This would enable InGaN/GaN quantum micro-LED structures with emission at green wavelengths with retained high resolution, high brightness and a high efficiency.
Popular science description
Projektet syftar till att utveckla nya mikro-LED med unika egenskaper, särskilt när det gäller ljusstyrka, upplösning och effektivitet. Vi kan uppnå detta mål genom att använda PLTs utvecklade nanokoncept, som är baserat på pyramidala InGaN/GaN-kvantstrukturer. Detta koncept har utvecklats utifrån forskningsprojekt som pågått i mer än 10 år vid LiU, men som nu har nått en sådan mognad att de närmar sig kommersialisering. Till skillnad från dagens lysdioder, som vanligtvis är designade utifrån ett top-down-koncept, använder vi ett bottom-up-koncept. I ett top-down-koncept etsas epitaxiellt växta InGaN/GaN-kvantbrunnsprover till önskad nanodesign, men varje etsningsprocess resulterar i skador på strukturen, som tex i defekter i materialet. Med vårt tillvägagångssätt använder vi istället ett bottom-up-koncept, där de pyramidformiga kvantstrukturerna byggs upp atomlager för atomlager utan skador på materialet och därmed även icke-strålande processer. Detta gör att ljusstyrkan på lysdioderna kan bli betydligt bättre. Dimensionerna på våra pyramidstrukturer är av storleksordningen 1 um, och kan reduceras ner till sub-um-intervallet. Tack vare dessa mikroskopiska dimensioner och speciella geometri kan InGaN-skiktet tillverkas med ett högre Indium-innehåll, vilket ger unika möjligheter att flytta lysdiodens emissionen från blått till grönt utan att tappa prestanda. Sammantaget kan mikro-LED produceras med en unik kombination av hög upplösning, bra ljusstyrka och hög effektivitet även för grön emission. Vilket öppnar upp för nya mikro-LED-applikationer med enastående funktioner. I detta skede fokuserar vi arbetet mot applikationer för Head Mounted Displays (HMD) och Head-Up Displays (HUD) som kan användas i t.ex. smarta glasögon (HMD) och visir (HUD för en pilot- eller MC-förare).