Des chercheurs pionniers dans le processus d'empilage de micro

Mettez un casque de réalité virtuelle et il y a de fortes chances que vous ayez l’impression de voir le monde à travers une porte moustiquaire. Les écrans plats actuels utilisent des pixels visibles à l'œil nu, ainsi que de petits espaces sombres non éclairés entre chaque pixel qui peuvent apparaître comme une grille noire ressemblant à un maillage.

Aujourd'hui, des chercheurs du Georgia Institute of Technology, en collaboration avec des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ontdéveloppé un nouveau processus basé sur des matériaux 2D pour créer des écrans LED avec des pixels plus petits et plus fins. Rendue possible par une technologie de transfert de couches bidimensionnelle basée sur des matériaux, cette innovation promet un avenir d'écrans LED plus clairs et plus réalistes.

L’équipe a publié un article dans la revue Nature en février intitulé « Micro-LED verticales polychromes via un transfert de couches basé sur des matériaux 2D ». Les co-auteurs comprennent également des chercheurs de l'Université Sejong en Corée et d'autres institutions aux États-Unis et en Corée du Sud.

Le professeur Abdallah Ougazzaden de Georgia Tech-Europe et le chercheur Suresh Sundaram (qui occupent également tous deux des postes à l'école de génie électrique et informatique de Georgia Tech) ont collaboré avec des chercheurs du MIT pour renverser littéralement le processus de fabrication conventionnel des LED. Au lieu d'utiliser les processus actuels basés sur la pose côte à côte de LED rouges, vertes et bleues (RVB), ce qui limite la densité de pixels, l'équipe a empilé verticalement des membranes LED RVB ultra fines et autoportantes, atteignant une densité de réseau de 5 100 pixels par pouce, la plus petite taille de pixel signalée à ce jour (4 microns) et la plus petite hauteur de pile jamais vue, tout en offrant une gamme commerciale complète de couleurs. Cet empilement vertical ultra-petit a été réalisé grâce à la technologie d'épitaxie van der Waals sur nitrure de bore 2D développée au laboratoire Georgia Tech-Europe et à la technologie d'épitaxie à distance sur graphène développée au MIT.

L'étude a montré que les écrans pixelisés les plus fins et les plus petits au monde peuvent être activés par une technologie de séparation de couches active utilisant des matériaux 2D tels que le graphène et le bore pour permettre des micro-LED à haute densité de réseau, ce qui entraîne une réalisation en couleur d'écrans micro-LED.

Une facette unique de la technique de transfert de couches bidimensionnelle à base de matériaux (2DLT) est qu'elle permet la réutilisation de tranches épitaxiales. La réutilisation de ce substrat coûteux pourrait réduire considérablement le coût de fabrication d’écrans plus petits, plus fins et plus réalistes.

"Nous avons maintenant démontré que cette technologie avancée de croissance et de transfert 2D basée sur les matériaux peut surpasser la technologie de croissance et de transfert conventionnelle dans des domaines spécifiques, tels que les écrans de réalité virtuelle et augmentée", a déclaré Ougazzaden, chercheur principal de l'équipe Georgia Tech.

Ces techniques avancées ont été développées dans des réacteurs de dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), l'outil clé pour la production de LED à l'échelle des plaquettes. La technique 2DLT peut être répliquée à l’échelle industrielle avec un rendement élevé. La technologie a le potentiel d’amener le domaine de la réalité virtuelle et augmentée à un niveau supérieur, permettant la prochaine génération d’écrans micro-LED immersifs et réalistes.

"Cette technologie émergente présente un énorme potentiel pour l'électronique flexible et l'intégration hétérogène en optoélectronique, qui, selon nous, développeront de nouvelles fonctionnalités et inciteront l'industrie à développer des produits commerciaux, depuis les écrans de smartphones jusqu'aux dispositifs médicaux", a déclaré Ougazzaden.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web du Georgia Institute of Technology