Réalité virtuelle et augmentée : des chercheurs sont les premiers à empiler des micro-LED


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 sous la forme d’une grille noire semblable à un maillage.

Maintenant, des chercheurs du Georgia Institute of Technology, en collaboration avec des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ont développé un nouveau procédé basé sur des matériaux 2D pour créer des écrans LED avec des pixels plus petits et plus fins. Activée par une technologie de transfert de couche bidimensionnelle basée sur des matériaux, l’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 couche basé sur des matériaux 2D ». Les co-auteurs incluent 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 scientifique Suresh Sundaram (qui occupent tous deux également des postes à l’école de génie électrique et informatique de Georgia Tech) ont collaboré avec des chercheurs du MIT pour bouleverser le processus de fabrication conventionnel des LED – littéralement. Au lieu d’utiliser des processus dominants 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-minces autoportantes, atteignant une densité de matrice de 5 100 pixels par pouce — le la plus petite taille de pixel signalée à ce jour (4 microns) et la plus petite hauteur de pile jamais enregistrée, tout en offrant une gamme commerciale complète de couleurs. Cet empilement vertical ultra-petit a été réalisé via la technologie d’épitaxie van der Waals sur nitrure de bore 2D développée au laboratoire Georgia Tech-Europe et 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 couche active utilisant des matériaux 2D tels que le graphène et le bore pour permettre des micro-LED à haute densité de matrice résultant en une réalisation en couleur des écrans micro-LED.

Une facette unique de la technique bidimensionnelle de transfert de couche à base de matériau (2DLT) est qu’elle permet la réutilisation de tranches épitaxiales. La réutilisation de ce substrat coûteux pourrait réduire considérablement le coût de fabrication des 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 conventionnelle de croissance et de transfert 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 de la plaquette. La technique 2DLT peut être reproduite à l’échelle industrielle avec un rendement élevé. La technologie a le potentiel de faire passer le domaine de la réalité virtuelle et augmentée au niveau supérieur, permettant la prochaine génération d’écrans micro-LED immersifs et réalistes.

« Cette technologie émergente a un énorme potentiel pour l’électronique flexible et l’intégration hétérogène dans l’optoélectronique, qui, selon nous, développera de nouvelles fonctionnalités et incitera l’industrie à développer des produits commerciaux allant des écrans de smartphone aux dispositifs médicaux », a déclaré Ougazzaden.

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