Porotech fremviser kraften i materialevidenskab i fuld farve

Så hvordan startede Porotech?

Det hele startede fra et forskningsprojekt i Cambridge Center for Gallium Nitride. Jeg arbejdede på enkeltfotonkilder til kvantekommunikation og forsøgte at lave mikrohulrum for at forbedre koblingen mellem emitteren og hulrummet. Sandsynligvis den nemmeste mikrohulrumskomponent er en Bragg spejl, men for at gøre det reflekterende skal du få en brydningsindekskontrast mellem forskellige lag.

Vi kunne opnå reflektiviteten med galliumnitrid, men defekterne – som du ikke kan komme uden om – hindrede enhedens ydeevne. Så vi udnyttede nogle af de iboende dislokationer, som er en almindelig strukturel defekt. Ved hjælp af våd kemi dannede vi en matrix af porøs komposit mellem galliumnitrid og luft. Det blander brydningsindekset for galliumnitrid og luften, hvilket giver en meget bredere parameter til at indstille de optiske egenskaber.

Efter at have gennemført nogle forretningskurser, udviklet en forretningsplan og fået den kritiseret, var vi selvsikre nok til at flytte ud af universitetet og kommercialisere vores idé

Vi lavede de højest ydende enkeltfotonkilder i det blå spektrum, men denne reflektivitet er naturligvis også gavnlig for alle former for optoelektronik. For at lave en lysemitterende diode (LED), skal du bruge det nederste spejl til at reflektere lys og derefter være i stand til at udtrække fotonen. Vi testede det – og det fungerede smukt. Efter at have lavet nogle erhvervskurser, udviklet en forretningsplan og fået den kritiseret, var vi selvsikre nok til at flytte ud af universitetet og kommercialisere vores idé.

Du vandt en Business Start-up Award fra Institut for Fysik i 2022 for at lave en rød indium galliumnitrid LED. Hvad var den største udfordring for den innovation – og hvordan overkom du den?

Rød er ikke så svær at opnå med andre materialer, som galliumphosphid eller galliumarsenid. På papiret burde det også kunne opnås med galliumnitrid, hvad angår båndspalterne defineret af materialet. Men defekter er et problem – når du går fra blå til grøn og derefter endnu længere bølgelængder, skal du lægge mere indium i det lysemitterende område, hvilket gør kvantebrøndene tykkere.

Og problemet med galliumnitrid sammenlignet med mange andre sammensatte halvledere er, at gitterparametermismatchen er enorm mellem forskellige legeringer. Så du får en masse belastning, og hvis det ikke bliver løst ordentligt, vil du pådrage dig masser af defekter, der vil hæmme LED'ens ydeevne. Tilføjer man flere indiumatomer, er der også risiko for faseadskillelse, hvor de blot bliver som metalplader frem for at danne krystallinske materialer.

Derefter bygger vi oven på denne smukke porøse arkitektur, så vi kan manipulere materialets optiske og mekaniske egenskaber. Vi kan faktisk ændre den mekaniske egenskab og forstørre gitterparameteren på en enkel måde, så den kan tilpasses mere til det lysemitterende område – området med højt indiumindhold, som vi forsøger at bygge ovenpå. Jo tættere match vi kan komme, jo færre problemer vil vi støde på i det lysemitterende område.

Hvad er implikationerne af at have en rød indium galliumnitrid LED sammen med grønne og blå?

Blå og grøn er allerede meget succesrige og etablerede ved hjælp af galliumnitrid, men industrien har i øjeblikket været nødt til at bruge andre kilder som galliumarsenid til det røde. Det er virkelig dyrt, både hvad angår anlægsudgifter og gennemløb. Desuden reducerer blanding af forskellige materialer betydeligt udbyttet og efterfølgende også anvendelsesraten. At få alle farverne fra et enkelt materiale betyder, at vi kan bruge den eksisterende forsyningskæde til at fremstille blå og grøn og bruge dem til også at generere rød - uden yderligere kapitaludgifter eller komplikationer med forarbejdningsstrømmen.

Du har også lavet justerbare bølgelængdeemittere, det du kalder DynamicPixelTuning®. Hvordan fungerer de og ændrer det billede, du lige beskrev?

Det var på en måde et uheld. Ved at udvide galliumnitrids bølgelængdeevne til rød fandt vi ud af, at vi faktisk også kan flytte farven til den anden side af spektret. Grundlæggende er der med galliumnitrid en vis indre belastning, som virkelig påvirker, hvordan kvantebrøndene og båndgabet reagerer, når en ekstern forspænding påføres. Alle ønsker at opnå en stabil enkelt farve, men når du injicerer en strøm, vil den eksterne forspænding påvirke det indre felt og variere bølgebåndene.

Vi kan reducere belastningen, hvilket ville forbedre stabiliteten, men vi kan ikke eliminere 100 % af det indre felt blot ved materialemanipulation. Vi spekulerede på, om vi kunne udnytte belastningsstatussen og forstørre det interne felt, så når vi anvender en ekstern bias, er skiftet stort nok til, at vi kan have alle farverne. Faktisk kan vi nu opnå det store bølgelængdeskift på en kontrollerbar måde. Det er et meget lineært forhold, så du kan have en hvilken som helst farve som funktion af strømtætheden.

Så vi har to måder at nærme os markedet på og arbejde med eksisterende muligheder, afhængigt af kompleksiteten af ​​en kundes system og deres displaykrav.

Hvad er det næste for Porotech? Ønsker du at udvide?

For os er det meget vigtigt at trække kunder ind på den ene side, men også at sprede vores risiko. Vi ønsker ikke kun at satse på ét markedssegment, så vi ser på tre hovedområder: stort tv og skiltning; smarte wearables; og AR/VR. Med det første område taler vi om nye high-end tv'er med 100-tommer skærme, som ingen anden eksisterende teknologi kan implementere så omkostningseffektivt.

Vores teknologi kan muliggøre sanse- og berøringsfunktionalitet, hvilket vil hjælpe smarte wearables til at blive mere personlige genstande i fremtiden

Hvad angår smarte wearables, taler vi om smarte ure, beskyttelsesbriller og briller. Micro LED er grundlæggende en skærmteknologi, men den bygger oven på halvlederøkosystemet og integrationen med siliciumtransistorer, så den lover også integrerbarhed og anden funktionalitet. Det kan give displayoplysninger, men kan også aktivere sans- og berøringsfunktionalitet, hvilket vil hjælpe smarte wearables til at blive mere personlige genstande i fremtiden.

Til AR/VR forsøger vi også at bidrage oven på mikro-LED'en, fotonen, lysoutputtet og optoelektronikken. Vi fokuserer også på den fremtidige integration med siliciumstøberierne og siliciumtransistorerne. Det er naturligvis meget sværere på grund af den begrænsede vægt og lille volumen, der kræves for at AR/VR kan implementeres på simple briller.

Så vi er mere kommercielt klar til det store tv og smarte ure, men for AR handler det mere om integration og konstruktion på systemniveau.

Du startede som akademiker, så det må have været en læringskurve for dig at lære at tale om forsyningskæder, kapitaludgifter og integrere dit produkt med forskellige enheder

Jeg lærer faktisk stadig, og jeg har været ret glad for at tage den udfordring op. Jeg kunne have forfulgt akademisk ekspertise, men da vi laver anvendt videnskab og materialer, er vi virkelig nødt til at fokusere på, hvordan vi implementerer det til gavn for industri og mennesker. Så jeg følte mig ret oppumpet i starten, at jeg valgte denne vej til ny personlig udvikling.

Industri eller akademi? Sådan vælger du din vej

Du indser meget tidligt, at du er mindre dygtig, mindre vidende, og du har ingen erfaring. Du skal lære af andre mennesker. Det var meget godt, at Cambridge-økosystemet yder al den mentorordning oven i universitetsstøtten. Derfor brugte vi et par år på at hoppe i og uden for universitetet, bruge nogle af ressourcerne, lave markedsundersøgelser og træne os selv op.

Læring er en evig proces, mens vi fortsætter med at vokse, men det er en meget værdifuld investering.

Har du nogle råd til folk, der søger at gøre deres teknologi til et kommercielt produkt?

Mit råd vil være at lytte mere og tale mindre. Teknologi er godt, fysik er vidunderligt, men det er kun en tredjedel eller en fjerdedel af problemet. Du får brug for mennesker, ressourcer og en strategi for, hvordan du overfører teknologien til et rigtigt produkt og får forretningsplanen til at understøtte det. Du bliver nødt til at engagere dig i et bredere fællesskab for at høre forskellige synspunkter og kritik. Tag den feedback og reflekter over det for at forbedre dig selv og dine ideer.

Jeg tror, ​​det er en hård indlæringskurve, som alle skal igennem. Men at indrømme, at man ikke er i stand til alt fra begyndelsen, og at lære af mere erfarne mennesker er meget vigtigt. En lille virksomhed kan ikke gøre alt selv. Du har brug for meget hjælp fra universitetet, regeringen, forsyningskæden og kunder og partnere, selv din familie og venner. Så lyt mere og reflekter på et personligt plan. Det vil jeg anbefale.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/