I ricercatori sono pionieri del processo per impilare Micro

May 03, 2023

Indossa un visore per la realtà virtuale e, molto probabilmente, ti sembrerà di osservare il mondo attraverso una porta schermata. Gli attuali display a schermo piatto utilizzano pixel visibili a occhio nudo, insieme a piccoli frammenti di spazio scuro non illuminato tra ciascun pixel che può apparire come una griglia nera simile a una rete.

Ora, i ricercatori del Georgia Institute of Technology, in collaborazione con ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), lo hanno fattosviluppato un nuovo processo basato su materiali 2D per creare display LED con pixel più piccoli e sottili. Grazie alla tecnologia di trasferimento di strati bidimensionale basata sui materiali, l'innovazione promette un futuro di display LED più chiari e realistici.

Il team ha pubblicato un articolo sulla rivista Nature a febbraio intitolato "Micro-LED verticali a colori tramite trasferimento di strati basati su materiali 2D". Tra i coautori figurano anche ricercatori dell’Università Sejong in Corea e di altre istituzioni negli Stati Uniti e in Corea del Sud.

Il professore della Georgia Tech-Europe Abdallah Ougazzaden e il ricercatore Suresh Sundaram (che ricoprono entrambi incarichi presso la School of Electrical and Computer Engineering della Georgia Tech) hanno collaborato con i ricercatori del MIT per ribaltare letteralmente il processo di produzione convenzionale dei LED. Invece di utilizzare i processi prevalenti basati sulla disposizione affiancata di LED rossi, verdi e blu (RGB), che limitano la densità dei pixel, il team ha impilato verticalmente membrane LED RGB indipendenti e ultrasottili, ottenendo una densità di array di 5.100 pixel per pollice: la più piccola dimensione dei pixel riportata fino ad oggi (4 micron) e l'altezza dello stack più piccola mai vista, il tutto offrendo una gamma commerciale completa di colori. Questa pila verticale ultra-piccola è stata ottenuta tramite la tecnologia dell'epitassia di van der Waals sul nitruro di boro 2D sviluppata presso il laboratorio Georgia Tech-Europe e la tecnologia dell'epitassia remota sul grafene sviluppata al MIT.

Lo studio ha dimostrato che i display pixel più sottili e più piccoli al mondo possono essere resi possibili da una tecnologia di separazione attiva degli strati che utilizza materiali 2D come grafene e boro per abilitare micro-LED ad alta densità di array con conseguente realizzazione a colori di display micro-LED.

Un aspetto unico della tecnica bidimensionale di trasferimento di strati basata sui materiali (2DLT) è che consente il riutilizzo di wafer epitassiali. Il riutilizzo di questo costoso substrato potrebbe ridurre significativamente i costi di produzione di display più piccoli, più sottili e più realistici.

"Abbiamo ora dimostrato che questa tecnologia avanzata di crescita e trasferimento 2D basata sui materiali può superare la tecnologia convenzionale di crescita e trasferimento in settori specifici, come nei display di realtà virtuale e aumentata", ha affermato Ougazzaden, il ricercatore capo del team Georgia Tech.

Queste tecniche avanzate sono state sviluppate in reattori di deposizione chimica in fase vapore metalloorganica (MOCVD), lo strumento chiave per la produzione di LED su scala wafer. La tecnica 2DLT può essere replicata su scala industriale con un rendimento elevato. La tecnologia ha il potenziale per portare il campo della realtà virtuale e aumentata a un livello superiore, consentendo la prossima generazione di display micro-LED coinvolgenti e realistici.

"Questa tecnologia emergente ha un enorme potenziale per l'elettronica flessibile e l'integrazione eterogenea nell'optoelettronica, che riteniamo svilupperà nuove funzionalità e attirerà l'industria a sviluppare prodotti commerciali, dagli schermi degli smartphone ai dispositivi medici", ha affermato Ougazzaden.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web del Georgia Institute of Technology