Japanilainen Kyocera on kehittänyt uuden ohutkalvoprosessiteknologian ainutlaatuisten piisubstraattien valmistamiseksi GaN- eli galliumnitridipohjaisia mikrovalolähteitä varten. Työn tuloksena on saatu valmistettua maailman pienin laser, jonka pituus on alle 100 mikrometriä.
"Mikrovalolähde" on valonlähde, jonka sivun mitat ovat alle 100 mikronia eli millimetrin kymmenesosan. Mikrovalonlähteiden katsotaan olevan välttämättömiä seuraavan sukupolven autonäytöille, puetettaville älylaseille, viestintälaitteille ja lääketieteellisille laitteille, koska ne tarjoavat keskeisiä suorituskykyetuja, kuten tarkemman tarkkuuden, pienemmän koon ja kevyemmän painon.
Pelkästään mikro-ledisirujen markkinoiden odotetaan nousevan 2,7 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä. Vuositasolla tämä tarkoittaa TrendForce-tutkimuslaitoksen mukaan noin 241 prosentin kasvua.
Mitä Kyocera sitten on kehittänyt? Perinteisissä prosesseissa muodostetaan ohut GaN-laitekerros valonlähdettä varten suoraan safiirialustan päälle kuumentamalla se korkeaan lämpötilaan (1000 astetta tai jopa enemmän) kontrolloidussa kaasuilmakehässä. Laitekerros on sitten poistettava tai "kuorittava" substraatista GaN-pohjaisen mikrovalolähdelaitteen luomiseksi. Tämä on äärimmäisen haastavaa.
Kyoceran uudessa prosessissa kasvatetaan ensin piisubstraatille GaN-kerros. GaN-kerros peitetään sitten materiaalilla, jonka keskellä on aukko. Tämän jälkeen, kun piisubstraatille muodostuu GaN-kerros, GaN-ytimet kasvavat maskin aukon yli. Muodostamalla GaN-kerros sivusuunnassa voidaan luoda korkealaatuisia GaN-kerroksia, joilla on vähän virheitä. Tästä kerroksesta voidaan valmistaa GaN-pohjaisia laitteita.
Mikrolasereita voidaan käyttää monessa sovelluksessa. Niill voidaan otteuttaa esimerkiksi läpinäkyviä näyttöjä vaikkapa autoihin, valonlähteitä tulevaisuuden AR/VR-näytöille ja älylaseille. Esimerkiksi AR-lasien valonlähde on Kyoceran menetelmällä mahdollista kutistaa kolmasosaan nykyisestä.
