Porotech pokazuje potęgę materiałoznawstwa w pełnym kolorze

Jak więc zaczął się Porotech?

Wszystko zaczęło się od projektu badawczego w Centrum azotku galu w Cambridge. Pracowałem nad źródłami pojedynczych fotonów do komunikacji kwantowej, próbując stworzyć mikrownęki, aby poprawić sprzężenie między emiterem a wnęką. Prawdopodobnie najłatwiejszym elementem mikrownęki jest a lustro Bragga, ale aby był odblaskowy, musisz uzyskać kontrast współczynnika załamania światła między różnymi warstwami.

Mogliśmy osiągnąć współczynnik odbicia za pomocą azotku galu, ale wady – których nie można obejść – utrudniały działanie urządzenia. Wykorzystaliśmy więc niektóre wewnętrzne dyslokacje, które są częstym defektem strukturalnym. Używając mokrej chemii, utworzyliśmy matrycę porowatego kompozytu między azotkiem galu a powietrzem. To miesza współczynnik załamania światła azotku galu i powietrza, dając znacznie szerszy parametr do dostrajania właściwości optycznych.

Po odbyciu kilku kursów biznesowych, opracowaniu biznesplanu i otrzymaniu go od krytyki, byliśmy na tyle pewni siebie, aby wyprowadzić się z uniwersytetu i skomercjalizować nasz pomysł

Stworzyliśmy najbardziej wydajne źródła pojedynczych fotonów w niebieskim widmie, ale oczywiście ten współczynnik odbicia jest również korzystny dla wszystkich rodzajów optoelektroniki. Aby stworzyć diodę elektroluminescencyjną (LED), dolne lustro musi odbijać światło, a następnie być w stanie wydobyć foton. Przetestowaliśmy to - i działało pięknie. Po odbyciu kilku kursów biznesowych, opracowaniu biznesplanu i poddaniu go krytyce byliśmy na tyle pewni siebie, że wyprowadziliśmy się z uniwersytetu i skomercjalizowaliśmy nasz pomysł.

Wygrałeś Nagroda za rozpoczęcie działalności gospodarczej z Instytutu Fizyki w 2022 roku za wykonanie czerwonej diody LED z azotku indu i galu. Co było największym wyzwaniem dla tej innowacji – i jak sobie z nim poradziłeś?

Czerwień nie jest trudna do uzyskania w przypadku innych materiałów, takich jak fosforek galu lub arsenek galu. Na papierze powinno to być również osiągalne z azotkiem galu, pod względem pasm wzbronionych określonych przez materiał. Problemem są jednak defekty – przechodząc od niebieskiego do zielonego, a następnie jeszcze dłuższych fal, trzeba umieścić więcej indu w obszarze emitującym światło, co powoduje, że studnie kwantowe stają się grubsze.

A problem z azotkiem galu w porównaniu z wieloma innymi półprzewodnikami złożonymi polega na tym, że niedopasowanie parametrów sieci jest ogromne między różnymi stopami. Dostajesz więc dużego obciążenia, a jeśli nie zostanie to odpowiednio złagodzone, poniesiesz wiele defektów, które będą utrudniać działanie diody LED. Jeśli dodasz więcej atomów indu, istnieje również ryzyko rozdzielenia faz, w którym pozostaną one po prostu jako płytki metalu, zamiast tworzyć materiały krystaliczne.

Następnie budujemy na tej pięknej porowatej architekturze, dzięki czemu możemy manipulować właściwościami optycznymi i mechanicznymi materiału. W rzeczywistości możemy zmienić właściwości mechaniczne i powiększyć parametr sieci w prosty sposób, aby lepiej pasował do obszaru emitującego światło – regionu o wysokiej zawartości indu, który próbujemy zbudować na górze. Im dokładniejsze dopasowanie możemy uzyskać, tym mniej problemów napotkamy w obszarze emitującym światło.

Jakie są konsekwencje posiadania czerwonej diody LED z azotku indu i galu obok zielonych i niebieskich?

Niebieski i zielony są już bardzo skuteczne i ugruntowane przy użyciu azotku galu, ale obecnie przemysł musiał korzystać z innych źródeł, takich jak arsenek galu dla czerwieni. To naprawdę kosztowne, zarówno pod względem nakładów inwestycyjnych, jak i przepustowości. Co więcej, mieszanie różnych materiałów znacznie zmniejsza wydajność, a co za tym idzie, również tempo adopcji. Uzyskanie wszystkich kolorów z jednego materiału oznacza, że ​​możemy wykorzystać istniejący łańcuch dostaw, tworząc niebieski i zielony, a także użyć ich do generowania czerwieni – bez dodatkowych nakładów kapitałowych lub komplikacji związanych z przepływem przetwarzania.

Stworzyłeś także emitery o regulowanej długości fali, co nazywasz DynamicPixelTuning®. Jak działają i jak zmieniają obraz, który właśnie opisałeś?

To był w pewnym sensie wypadek. Rozszerzając długość fali azotku galu do czerwieni, odkryliśmy, że możemy również przesunąć kolor na drugą stronę widma. Zasadniczo w przypadku azotku galu występuje pewne wewnętrzne napięcie, które naprawdę wpływa na to, jak studnie kwantowe i pasmo wzbronione reagują po zastosowaniu zewnętrznego odchylenia. Każdy chce osiągnąć stabilny pojedynczy kolor, ale kiedy wstrzykniesz prąd, to zewnętrzne odchylenie wpłynie na pole wewnętrzne, zmieniając pasma fal.

Możemy zmniejszyć naprężenie, co poprawiłoby stabilność, ale nie możemy wyeliminować 100% pola wewnętrznego tylko przez manipulację materiałem. Zastanawialiśmy się, czy moglibyśmy wykorzystać status odkształcenia i powiększyć to wewnętrzne pole, więc kiedy zastosujemy zewnętrzne odchylenie, przesunięcie jest wystarczająco duże, abyśmy mogli mieć wszystkie kolory. W rzeczywistości możemy teraz osiągnąć duże przesunięcie długości fali w kontrolowany sposób. To bardzo liniowa zależność, więc możesz mieć dowolny kolor jako funkcję gęstości prądu.

Mamy więc dwa sposoby podejścia do rynku i pracy z istniejącymi możliwościami, w zależności od złożoności systemu klienta i jego wymagań dotyczących wyświetlania.

Co dalej z Porotechem? Czy chcesz się rozwijać?

Dla nas bardzo ważne jest, aby z jednej strony przyciągnąć klientów, ale także rozłożyć nasze ryzyko. Nie chcemy obstawiać tylko jednego segmentu rynku, dlatego przyglądamy się trzem głównym obszarom: dużym telewizorom i informacjom; inteligentne urządzenia do noszenia; i AR/VR. W przypadku pierwszego obszaru mówimy o nowych, wysokiej klasy telewizorach ze 100-calowymi wyświetlaczami, których żadna inna istniejąca technologia nie jest w stanie wdrożyć tak opłacalnie.

Nasza technologia może zapewnić funkcje dotykowe i dotykowe, dzięki czemu inteligentne urządzenia ubieralne staną się w przyszłości bardziej spersonalizowanymi przedmiotami

Jeśli chodzi o inteligentne urządzenia do noszenia, mówimy o inteligentnych zegarkach, goglach i okularach. Mikro LED jest zasadniczo technologią wyświetlania, ale opiera się na ekosystemie półprzewodników i integracji z tranzystorami krzemowymi, więc obiecuje integrację i inne funkcje. Może dostarczać informacji na wyświetlaczu, ale może również zapewniać funkcje dotykowe i dotykowe, co pomoże inteligentnym urządzeniom ubieralnym stać się w przyszłości bardziej spersonalizowanymi przedmiotami.

W przypadku AR/VR staramy się również wnieść wkład w postaci mikro diody LED, fotonu, strumienia świetlnego i optoelektroniki. Skupiamy się również na przyszłej integracji z odlewniami krzemu i tranzystorami krzemowymi. Oczywiście jest to o wiele trudniejsze ze względu na ograniczoną wagę i niewielką objętość, które są wymagane do wdrożenia AR/VR na prostych okularach.

Jesteśmy więc bardziej komercyjnie gotowi na duże telewizory i inteligentne zegarki, ale w przypadku AR chodzi bardziej o integrację i inżynierię na poziomie systemu.

Zaczynałeś jako pracownik naukowy, więc musiało to być dla Ciebie trudne nauczenie się, jak rozmawiać o łańcuchach dostaw, wydatkach kapitałowych i integrowaniu produktu z różnymi urządzeniami

Właściwie wciąż się uczę i jestem całkiem szczęśliwy, podejmując to wyzwanie. Mogłem dążyć do doskonałości akademickiej, ale ponieważ zajmujemy się naukami stosowanymi i materiałami, naprawdę musimy skupić się na tym, jak wdrożyć to z korzyścią dla przemysłu i ludzi. Więc początkowo czułem się dość napompowany, że wybrałem tę drogę do nowego rozwoju osobistego.

Przemysł czy akademia? Jak wybrać swoją ścieżkę?

Bardzo wcześnie zdajesz sobie sprawę, że jesteś mniej zdolny, mniej kompetentny i nie masz żadnego doświadczenia. Musisz uczyć się od innych ludzi. To bardzo dobrze, że ekosystem Cambridge zapewnia cały ten mentoring oprócz wsparcia uniwersyteckiego. Dlatego spędziliśmy kilka lat, skacząc po uniwersytecie i poza nim, korzystając z niektórych zasobów, badając rynek i szkoląc się.

Nauka to niekończący się proces, ponieważ stale się rozwijamy, ale jest to bardzo opłacalna inwestycja.

Czy masz jakieś rady dla osób, które chcą przekształcić swoją technologię w produkt komercyjny?

Moja rada to więcej słuchać, a mniej mówić. Technologia jest dobra, fizyka wspaniała, ale to tylko jedna trzecia lub jedna czwarta problemu. Będziesz potrzebował ludzi, zasobów i strategii, jak przenieść technologię do rzeczywistego produktu i uzyskać biznesplan, który to wspiera. Będziesz musiał nawiązać kontakt z szerszą społecznością, aby usłyszeć różne opinie i krytykę. Weź te opinie i przeanalizuj je, aby ulepszyć siebie i swoje pomysły.

Myślę, że to trudna krzywa uczenia się, przez którą każdy musi przejść. Jednak przyznanie się od początku do tego, że nie wszystko się da i uczenie się od bardziej doświadczonych osób jest bardzo ważne. Jedna mała firma nie jest w stanie zrobić wszystkiego sama. Potrzebujesz dużo pomocy ze strony uniwersytetu, rządu, łańcucha dostaw oraz klientów i partnerów, a nawet rodziny i przyjaciół. Więc słuchaj więcej i zastanów się na poziomie osobistym. To bym polecił.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/