প্রচলিত এলইডি তাদের দক্ষতা, স্থিতিশীলতা এবং ডিভাইসের আকারের দিক থেকে উন্নত পারফরম্যান্সের কারণে আলো এবং ডিসপ্লের জগতে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। এলইডি সাধারণত মিলিমিটার পার্শ্বীয় মাপের পাতলা সেমিকন্ডাক্টর ফিল্মের স্তূপ, যা ইনক্যান্ডেসেন্ট বাল্ব এবং ক্যাথোড টিউবের মতো প্রচলিত ডিভাইসের চেয়ে অনেক ছোট। তবে, ভার্চুয়াল এবং অগমেন্টেড রিয়েলিটির মতো উদীয়মান অপটোইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য মাইক্রন বা তার চেয়ে ছোট আকারের এলইডি প্রয়োজন। আশা করা হচ্ছে যে মাইক্রো- বা সাবমাইক্রন স্কেল এলইডি (µleds) প্রচলিত এলইডি-র অনেক উন্নত গুণাবলী, যেমন অত্যন্ত স্থিতিশীল নিঃসরণ, উচ্চ দক্ষতা ও উজ্জ্বলতা, অতি-স্বল্প বিদ্যুৎ খরচ এবং পূর্ণ-রঙিন নিঃসরণ, বজায় রাখবে এবং একই সাথে আয়তনে প্রায় দশ লক্ষ গুণ ছোট হবে, যা আরও কম্প্যাক্ট ডিসপ্লে তৈরির সুযোগ করে দেবে। এই ধরনের এলইডি চিপগুলি যদি সিলিকনের (Si) উপর একক-চিপ হিসাবে তৈরি করা যায় এবং কমপ্লিমেন্টারি মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর (CMOS) ইলেকট্রনিক্সের সাথে একীভূত করা যায়, তবে তা আরও শক্তিশালী ফোটোনিক সার্কিটের পথও প্রশস্ত করতে পারে।
তবে, এখন পর্যন্ত এই ধরনের মাইক্রো-লেড অধরাই রয়ে গেছে, বিশেষ করে সবুজ থেকে লাল নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে। প্রচলিত মাইক্রো-লেড পদ্ধতিটি একটি টপ-ডাউন প্রক্রিয়া, যেখানে একটি এচিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ইনগ্যান (InGaN) কোয়ান্টাম ওয়েল (QW) ফিল্মকে মাইক্রো-স্কেল ডিভাইসে খোদাই করা হয়। যদিও ইনগ্যানের অনেক চমৎকার বৈশিষ্ট্য, যেমন কার্যকর ক্যারিয়ার পরিবহন এবং দৃশ্যমান পরিসর জুড়ে তরঙ্গদৈর্ঘ্য টিউনিবিলিটির কারণে থিন-ফিল্ম ইনগ্যান QW-ভিত্তিক TiO2 মাইক্রো-লেডগুলো প্রচুর মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, তবুও এখন পর্যন্ত এগুলো সাইড-ওয়াল ক্ষয়ের মতো সমস্যায় জর্জরিত, যা ডিভাইসের আকার ছোট হওয়ার সাথে সাথে আরও খারাপ হয়। এছাড়াও, পোলারাইজেশন ফিল্ডের উপস্থিতির কারণে, এগুলোতে তরঙ্গদৈর্ঘ্য/রঙের অস্থিতিশীলতা দেখা যায়। এই সমস্যার জন্য, নন-পোলার এবং সেমি-পোলার ইনগ্যান এবং ফোটোনিক ক্রিস্টাল ক্যাভিটি সমাধানের প্রস্তাব করা হয়েছে, কিন্তু বর্তমানে সেগুলো সন্তোষজনক নয়।
লাইট সায়েন্স অ্যান্ড অ্যাপ্লিকেশনস-এ প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণাপত্রে, মিশিগান বিশ্ববিদ্যালয়ের অ্যানাবেল ক্যাম্পাসের অধ্যাপক জেতিয়ান মি-এর নেতৃত্বে গবেষকরা একটি সাবমাইক্রন স্কেলের সবুজ এলইডি iii – নাইট্রাইড তৈরি করেছেন, যা এই বাধাগুলোকে চিরতরে অতিক্রম করে। এই µled-গুলো সিলেক্টিভ রিজিওনাল প্লাজমা-অ্যাসিস্টেড মলিকিউলার বিম এপিট্যাক্সি পদ্ধতিতে সংশ্লেষণ করা হয়েছে। প্রচলিত টপ-ডাউন পদ্ধতির সম্পূর্ণ বিপরীতে, এখানকার µled-টি ন্যানোওয়্যারের একটি অ্যারে দিয়ে গঠিত, যার প্রতিটির ব্যাস মাত্র ১০০ থেকে ২০০ ন্যানোমিটার এবং এগুলো কয়েক দশ ন্যানোমিটার দূরত্বে অবস্থিত। এই বটম-আপ পদ্ধতিটি মূলত পার্শ্বীয় প্রাচীরের ক্ষয়জনিত ক্ষতি এড়িয়ে চলে।
ডিভাইসটির আলো-নিঃসরণকারী অংশ, যা সক্রিয় অঞ্চল নামেও পরিচিত, ন্যানোওয়্যার আকৃতিবিশিষ্ট কোর-শেল মাল্টিপল কোয়ান্টাম ওয়েল (MQW) কাঠামো দ্বারা গঠিত। বিশেষত, MQW-টি একটি InGaN ওয়েল এবং একটি AlGaN ব্যারিয়ার নিয়ে গঠিত। পার্শ্ব দেওয়ালে গ্রুপ III মৌল ইন্ডিয়াম, গ্যালিয়াম এবং অ্যালুমিনিয়ামের শোষিত পরমাণুর স্থানান্তরের পার্থক্যের কারণে, আমরা দেখতে পাই যে ন্যানোওয়্যারগুলির পার্শ্ব দেওয়ালে ইন্ডিয়াম অনুপস্থিত ছিল, যেখানে GaN/AlGaN শেলটি একটি বুরিটোর মতো MQW কোরকে আবৃত করে রেখেছিল। গবেষকরা দেখতে পান যে এই GaN/AlGaN শেলের Al-এর পরিমাণ ন্যানোওয়্যারগুলির ইলেকট্রন ইনজেকশন প্রান্ত থেকে হোল ইনজেকশন প্রান্তের দিকে ক্রমান্বয়ে হ্রাস পায়। GaN এবং AlN-এর অভ্যন্তরীণ পোলারাইজেশন ক্ষেত্রের পার্থক্যের কারণে, AlGaN স্তরে Al-এর পরিমাণের এই আয়তনিক গ্রেডিয়েন্ট মুক্ত ইলেকট্রন তৈরি করে, যা সহজেই MQW কোরের দিকে প্রবাহিত হয় এবং পোলারাইজেশন ক্ষেত্র হ্রাস করার মাধ্যমে রঙের অস্থিতিশীলতা প্রশমিত করে।
প্রকৃতপক্ষে, গবেষকরা দেখেছেন যে এক মাইক্রনের চেয়ে কম ব্যাসের ডিভাইসগুলির ক্ষেত্রে, ইলেকট্রোলুমিনেসেন্স বা বিদ্যুৎ-প্ররোচিত আলোক নিঃসরণের সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য, বিদ্যুৎ প্রবাহের পরিবর্তনের মাত্রার সমানুপাতিক হারে স্থির থাকে। এছাড়াও, অধ্যাপক মি-এর দল পূর্বে সিলিকনের উপর ন্যানোওয়্যার এলইডি তৈরির জন্য উচ্চ-মানের GaN আবরণ তৈরির একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছে। এর ফলে, একটি µled অন্যান্য CMOS ইলেকট্রনিক্সের সাথে সংযুক্ত হওয়ার জন্য প্রস্তুত একটি Si সাবস্ট্রেটের উপর বসে থাকে।
এই মাইক্রোলেডটির সহজেই অনেক সম্ভাব্য প্রয়োগ রয়েছে। চিপে থাকা ইন্টিগ্রেটেড আরজিবি ডিসপ্লের নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য লাল পর্যন্ত প্রসারিত হলে ডিভাইস প্ল্যাটফর্মটি আরও শক্তিশালী হয়ে উঠবে।
পোস্ট করার সময়: ১০-জানুয়ারি-২০২৩