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Micro-LED UV per il rilevamento, la produzione e la comunicazione

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Matrice di pixel UV-luminescenti di micro-LED con un diametro del pixel di 1,5 µm e un passo di 2 µm a forma di logo FBH (diametro 158 µm) al microscopio. Credito: FBH

I ricercatori del Ferdinand-Braun-Institut (FBH) di Berlino hanno prodotto con successo i primi prototipi di micro-LED che emettono nella gamma spettrale dell’ultravioletto (UVB). I micro-LED con lunghezza d’onda di emissione di 310 nanometri (nm) presentano una piccola dimensione dell’area di emissione con diametri fino a 1,5 micrometri (µm). Questo è da centinaia a migliaia di volte più piccolo dei tradizionali LED UV. I micro-LED possono essere imballati strettamente con passi fino a 2 µm per formare una matrice bidimensionale su un chip, risultando in aree di emissione di UVB ad alta risoluzione.

Utilizzati come singolo emettitore o disposti come array ad alta densità, i micro-LED UV possono essere utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni. Ciò include la tecnologia di rilevamento, la polimerizzazione di polimeri e resine, la produzione di chip semiconduttori e la comunicazione ottica. Sui chip attuali di FBH, tutti i micro-LED UV di un array funzionano contemporaneamente. Nella fase successiva, i pixel LED devono essere indirizzati individualmente tramite un chip di controllo. Ciò consentirà loro di generare e modulare rapidamente schemi di illuminazione individuali, consentendo ad esempio la fotolitografia senza maschera. In questo modo è possibile creare singole strutture su wafer semiconduttori in modo semplice, rapido ed economico.

La capacità dei modelli di irradiazione UV ad alta risoluzione apre anche nuove applicazioni nel campo della prototipazione rapida e dell’analisi della fluorescenza. Parallelamente, gli scienziati di FBH stanno già trasferendo questa tecnologia ai LED UVC, compresi i LED UVC lontani con lunghezze d’onda di emissione estremamente corte di circa 230 nm. Ora, l’FBH è alla ricerca di partner che intendano utilizzare micro-LED UV nelle loro applicazioni, con l’obiettivo di far avanzare congiuntamente la tecnologia e sfruttare appieno il potenziale dei dispositivi.

Micro-LED UV per il rilevamento, la produzione e la comunicazione

Micrografia elettronica di una matrice di micro-LED UV con passo di 2 µm. Credito: FBH

Le strutture degli strati semiconduttori che emettono nell’intervallo spettrale dell’ultravioletto sono state depositate mediante epitassia in fase di vapore organico metallico e quindi modellate utilizzando processi litografici, incisione al plasma e metodi di deposizione. La fabbricazione di micro-LED UV con diametri piccoli nell’intervallo compreso tra 1,5 e 50 µm e con un passo compreso tra 2 e 60 µm richiedeva un’elevata precisione di allineamento, precisione di fabbricazione e perfezione del materiale.

Ciò può essere raggiunto solo utilizzando processi litografici all’avanguardia appositamente progettati per questa applicazione. Era necessario l’allineamento preciso dei diversi strati di processo tra loro (controllo della sovrapposizione) con una precisione migliore di 20 nm sul wafer LED da 2″. A causa delle piccole dimensioni dei micro-LED UV fabbricati, come diametro, forma, e angolo di inclinazione delle strutture incise: le loro proprietà sono state controllate mediante microscopia elettronica.


Fornito da Ferdinand-Braun-Institut

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