Đèn microLED ứng dụng trong kỹ thuật trình chiếu thông minh

Sản phẩm do nhóm tác giả ở Viện Công nghệ hóa học chế tạo với hiệu suất phát quang cao, có thể ứng dụng trong các kỹ thuật trình chiếu thông minh.

Đèn microLED dưới kính hiển vi.

Hiện nay, nhiều tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới đã tiên phong sản xuất đèn LED kích thước micro mét (microLED). Đây được đánh giá là công nghệ đột phá, sở hữu các đặc tính như nhẹ, mỏng và hiển thị tốt hơn so với các dòng màn hình hiện nay, có khả năng thay thế LED hữu cơ (OLED) và LCD. Tuy nhiên, để sản xuất microLED, hầu hết vẫn dựa trên công nghệ màng mỏng, do đó hiệu suất còn thấp và giá thành cao. Một thách thức khác cho microLED là sự sắp xếp và hình dạng đồng đều của các thanh nano, cũng như cấu trúc vùng phát quang, vẫn còn hạn chế. Điều này dẫn đến sự phân bố điện tử, lỗ trống không đồng đều, làm giảm hiệu suất quang của microLED.

Vì vậy, Viện Công nghệ hóa học đã triển khai đề tài nghiên cứu “Thiết kế và chế tạo đèn điốt bán dẫn kích thước micro mét cấu trúc InGaN dây nano với hiệu suất phát quang cao ứng dụng trong kỹ thuật trình chiếu thông minh”. Mục tiêu của đề tài là chế tạo microLED với hiệu suất quang cao, dựa trên cấu trúc của các nguyên tố aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), nitơ (N) - (Al) InGaN và màng nhôm oxit, để điều chỉnh kích thước đồng đều của dây nano.

Trước tiên, nhóm chế tạo các màng nhôm oxit (anodic alumina oxide - AAO) bằng phương pháp điện hóa, để dùng cho việc sản xuất microLED. Theo nhóm tác giả, ưu điểm của việc sử dụng AAO để chế tạo các loại vật liệu nano 1D (1 chiều), là khả năng điều chỉnh được kích thước của dây nano như ý muốn, dựa vào việc điều chỉnh kích thước các lỗ hình trụ của màng.

Sau khi chế tạo được màng AAO, nhóm ứng dụng chế tạo linh kiện thanh nano InGaN/AlGaN, bằng kỳ thuật MBE (chùm phân tử). Các linh kiện LED này phát ánh sáng xanh dương, xanh lá, đỏ và trắng với cấu trúc thanh nano, có hình lục giác với chiều dài ~500 nm và đường kính ~60-130 nm, sắp xếp trật tự trên đế Si.

Tiếp đó, nhóm xây dựng quy trình chế tạo đèn microLED dựa trên các thanh nano nói trên, bao gồm các bước chính như chuẩn bị mẫu linh kiện thanh nano, phủ lớp polyimide và ăn mòn khô, tạo điện cực dương, tạo điện cực âm. Các sản phẩm microLED có công suất sáng Psáng >2 mW, hiệu suất sáng Hsáng >10 lm/W, cường độ sáng Isáng >50.000 cd/m2, và thời gian đáp ứng T < 30 µs. Với những thông số này, các microLED đáp ứng yêu cầu cho ứng dụng trong sản xuất màn hình hiển thị thông minh.

Theo TS. Nguyễn Hoàng Duy, Chủ nhiệm đề tài, hiện nay, trong công nghệ trình chiếu nhỏ (microdisplays) độ phân giải cao, đang sử dụng các đèn OLED với cường độ sáng ~7.500 cd/cm2 và mật độ điểm <4.000 ppi. Do đó, màn hình sử dụng OLED có độ phân giải và chất lượng hình ảnh vẫn chưa cao. Đèn microLED do nhóm chế tạo là sự tích hợp của nhiều thành phần In để phát sáng với nhiều màu sắc khác nhau, có cường độ sáng cao hơn so với đèn OLED.

Sản phẩm microLED có thể ứng dụng trong màn hình hiển thị thông minh với độ phân giải cao như thiết bị thực tế ảo (AR/VR), thiết bị truyền tín hiệu, cảm biến y sinh, quang học di truyền,…

Đề tài đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu.

Theo Khoahocphattrien