Forscher bahnen Pionierarbeit beim Stapeln von Mikron

May 03, 2023

Setzen Sie ein Virtual-Reality-Headset auf und die Chancen stehen gut, dass es so aussieht, als würden Sie die Welt durch eine Fliegengittertür betrachten. Aktuelle Flachbildschirme verwenden Pixel, die mit bloßem Auge sichtbar sind, sowie kleine unbeleuchtete dunkle Bereiche zwischen den einzelnen Pixeln, die als schwarzes, netzartiges Gitter erscheinen können.

Jetzt haben Forscher des Georgia Institute of Technology in Zusammenarbeit mit Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) dies getanein neues Verfahren entwickelt basierend auf 2D-Materialien, um LED-Displays mit kleineren und dünneren Pixeln zu erstellen. Ermöglicht durch zweidimensionale, materialbasierte Schichtübertragungstechnologie verspricht die Innovation eine Zukunft mit klareren und realistischeren LED-Anzeigen.

Das Team veröffentlichte im Februar in der Zeitschrift Nature einen Artikel mit dem Titel „Vertical full-colour micro-LEDs via 2D material-based Layer transfer.“ Zu den Co-Autoren zählen auch Forscher der Sejong-Universität in Korea sowie weiterer Institutionen in den USA und Südkorea.

Georgia Tech-Europe-Professor Abdallah Ougazzaden und Forschungswissenschaftler Suresh Sundaram (die beide auch an der School of Electrical and Computer Engineering der Georgia Tech tätig sind) arbeiteten mit Forschern des MIT zusammen, um den herkömmlichen LED-Herstellungsprozess buchstäblich auf den Kopf zu stellen. Anstatt vorherrschende Prozesse zu verwenden, bei denen rote, grüne und blaue (RGB) LEDs nebeneinander angeordnet werden, was die Pixeldichte begrenzt, stapelte das Team freistehende, ultradünne RGB-LED-Membranen vertikal und erreichte so eine Array-Dichte von 5.100 Pixel pro Zoll – die kleinste Bisher gemeldete Pixelgröße (4 Mikrometer) und die kleinste Stapelhöhe aller Zeiten – und das alles bei gleichzeitiger Bereitstellung einer vollständigen kommerziellen Farbpalette. Dieser ultrakleine vertikale Stapel wurde mithilfe der im Georgia Tech-Europe-Labor entwickelten Technologie der Van-der-Waals-Epitaxie auf 2D-Bornitrid und der am MIT entwickelten Technologie der Fernepitaxie auf Graphen erreicht.

Die Studie zeigte, dass die dünnsten und kleinsten Pixeldisplays der Welt durch eine aktive Schichttrennungstechnologie unter Verwendung von 2D-Materialien wie Graphen und Bor ermöglicht werden können, um Mikro-LEDs mit hoher Array-Dichte zu ermöglichen, was zu einer vollfarbigen Realisierung von Mikro-LED-Displays führt.

Ein einzigartiger Aspekt der zweidimensionalen, materialbasierten Schichttransfertechnik (2DLT) besteht darin, dass sie die Wiederverwendung epitaktischer Wafer ermöglicht. Die Wiederverwendung dieses teuren Substrats könnte die Kosten für die Herstellung kleinerer, dünnerer und realistischerer Displays erheblich senken.

„Wir haben nun gezeigt, dass diese fortschrittliche, materialbasierte 2D-Wachstums- und Transfertechnologie die herkömmliche Wachstums- und Transfertechnologie in bestimmten Bereichen übertreffen kann, beispielsweise bei Virtual- und Augmented-Reality-Displays“, sagte Ougazzaden, der leitende Forscher des Georgia Tech-Teams.

Diese fortschrittlichen Techniken wurden in Reaktoren zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) entwickelt, dem Schlüsselwerkzeug für die LED-Produktion im Wafer-Maßstab. Die 2DLT-Technik kann im industriellen Maßstab mit hoher Durchsatzausbeute repliziert werden. Die Technologie hat das Potenzial, den Bereich der virtuellen und erweiterten Realität auf die nächste Ebene zu heben und die nächste Generation immersiver, realistischer Mikro-LED-Displays zu ermöglichen.

„Diese aufstrebende Technologie hat ein enormes Potenzial für flexible Elektronik und die heterogene Integration in der Optoelektronik, die unserer Meinung nach neue Funktionalitäten entwickeln und die Industrie dazu bewegen wird, kommerzielle Produkte von Smartphone-Bildschirmen bis hin zu medizinischen Geräten zu entwickeln“, sagte Ougazzaden.

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website des Georgia Institute of Technology veröffentlicht