Porotech visar upp kraften i materialvetenskap i fyrfärg

Så hur började Porotech?

Det hela började från ett forskningsprojekt i Cambridge Center för Gallium Nitride. Jag arbetade på enfotonkällor för kvantkommunikation och försökte skapa mikrohåligheter för att förbättra kopplingen mellan emittern och kaviteten. Förmodligen den enklaste mikrohålighetskomponenten är en Bragg spegel, men för att göra det reflekterande måste du få en brytningsindexkontrast mellan olika lager.

Vi kunde uppnå reflektionsförmågan med galliumnitrid, men defekterna – som du inte kan komma runt – hindrade enhetens prestanda. Så vi utnyttjade några av de inneboende dislokationerna, som är en vanlig strukturell defekt. Med hjälp av våt kemi bildade vi en matris av porös komposit mellan galliumnitrid och luft. Det blandar upp brytningsindexet för galliumnitrid och luften, vilket ger en mycket bredare parameter för att justera de optiska egenskaperna.

Efter att ha gjort några affärskurser, utvecklat en affärsplan och fått den kritik, var vi tillräckligt säkra för att flytta ut från universitetet och kommersialisera vår idé

Vi gjorde de högst presterande enfotonkällorna i det blå spektrumet, men uppenbarligen är denna reflektionsförmåga också fördelaktig för alla typer av optoelektronik. För att göra en ljusemitterande diod (LED) behöver du den nedre spegeln för att reflektera ljus och sedan kunna extrahera fotonen. Vi testade det – och det fungerade utmärkt. Efter att ha gått några affärskurser, utvecklat en affärsplan och fått den kritik, var vi tillräckligt säkra för att flytta ut från universitetet och kommersialisera vår idé.

Du vann en Business Start-up Award från Institutet för fysik 2022 för att tillverka en röd indiumgalliumnitrid-LED. Vilken var den största utmaningen för den innovationen – och hur övervann du den?

Rött är inte så svårt att uppnå med andra material, som galliumfosfid eller galliumarsenid. På pappret bör det också vara möjligt med galliumnitrid, vad gäller bandgap som definieras av materialet. Men defekter är ett problem – när du går till från blått till grönt och sedan ännu längre våglängder måste du lägga mer indium i det ljusemitterande området, vilket gör kvantbrunnarna tjockare.

Och problemet med galliumnitrid jämfört med många andra sammansatta halvledare är att gitterparametermissanpassningen är enorm mellan olika legeringar. Så du får mycket påfrestning, och om det inte avlastas ordentligt, kommer du att dra på dig massor av defekter som kommer att hindra LED:s prestanda. Lägger man till fler indiumatomer finns det också risk för fasseparation, där de bara stannar som metallplättar istället för att bilda kristallina material.

Vi bygger sedan ovanpå denna vackra porösa arkitektur så att vi kan manipulera materialets optiska och mekaniska egenskaper. Vi kan faktiskt ändra den mekaniska egenskapen och förstora gitterparametern på ett enkelt sätt så att den kan anpassas mer till det ljusemitterande området – regionen med hög indiumhalt som vi försöker bygga ovanpå. Ju närmare match vi kan komma, desto färre problem kommer vi att stöta på i det ljusemitterande området.

Vad är konsekvenserna av att ha en röd indiumgalliumnitrid-LED tillsammans med gröna och blåa?

Blått och grönt är redan mycket framgångsrika och etablerade med galliumnitrid, men industrin har för närvarande varit tvungen att använda andra källor som galliumarsenid för det röda. Det är verkligen dyrt, både när det gäller investeringar och genomströmning. Dessutom minskar blandningen av olika material avsevärt utbytet, och därefter även användningsgraden. Att få alla färger från ett enda material innebär att vi kan använda den befintliga försörjningskedjan för att göra blått och grönt och använda dem för att generera rött också – utan några ytterligare kapitalutgifter eller komplikationer med bearbetningsflödet.

Du har också gjort avstämbara våglängdssändare, vad du kallar DynamicPixelTuning®. Hur fungerar de och ändrar bilden du just beskrev?

Det var en olycka på något sätt. Genom att utöka våglängdsförmågan hos galliumnitrid till rött fick vi reda på att vi faktiskt också kan flytta färgen till andra sidan av spektrumet. I grunden finns det med galliumnitrid en viss inre töjning, som verkligen påverkar hur kvantbrunnarna och bandgapet reagerar när en extern förspänning appliceras. Alla vill uppnå en stabil enfärgad färg, men när du injicerar en ström kommer den externa förspänningen att påverka det inre fältet och variera vågbanden.

Vi kan minska belastningen, vilket skulle förbättra stabiliteten, men vi kan inte eliminera 100% av det inre fältet bara genom materialmanipulation. Vi undrade om vi kunde dra nytta av belastningsstatusen och utöka det interna fältet, så när vi tillämpar en extern bias är förändringen stor nog att vi kan ha alla färger. Faktum är att vi nu kan uppnå den stora våglängdsförskjutningen på ett kontrollerbart sätt. Det är ett mycket linjärt förhållande, så du kan ha vilken färg som helst som en funktion av strömdensiteten.

Så vi har två sätt att närma oss marknaden och arbeta med befintliga möjligheter, beroende på komplexiteten i en kunds system och deras visningskrav.

Vad händer härnäst för Porotech? Vill du expandera?

För oss är det väldigt viktigt att å ena sidan dra in kunder, men också att sprida vår risk. Vi vill inte satsa på bara ett marknadssegment, så vi tittar på tre huvudområden: stor TV och skyltning; smarta kläder; och AR/VR. Med det första området talar vi om nya avancerade TV-apparater med 100-tumsskärmar, som ingen annan befintlig teknik kan implementera så kostnadseffektivt.

Vår teknik kan möjliggöra känsel- och känselfunktioner, vilket kommer att hjälpa smarta bärbara produkter att bli mer personliga föremål i framtiden

När det gäller smarta wearables pratar vi smarta klockor, glasögon och glasögon. Micro LED är i grunden en displayteknik, men den bygger på halvledarekosystemet och integrationen med kiseltransistorer, så den lovar integrerbarhet och annan funktionalitet också. Det kan ge displayinformation men kan också möjliggöra känsel- och beröringsfunktioner, vilket kommer att hjälpa smarta bärbara enheter att bli mer personliga föremål i framtiden.

För AR/VR försöker vi också bidra utöver mikro-LED, fotonen, ljuseffekten och optoelektroniken. Vi fokuserar också på den framtida integrationen med kiselgjuterierna och kiseltransistorerna. Det är uppenbarligen mycket svårare på grund av den begränsade vikten och den lilla volymen som krävs för att AR/VR ska implementeras på enkla glasögon.

Så vi är mer kommersiellt redo för de stora tv:n och smarta klockorna, men för AR handlar det mer om integration och teknik på systemnivå.

Du började som akademiker, så det måste ha varit en inlärningskurva för dig att lära dig att prata om försörjningskedjor, investeringar och att integrera din produkt med olika enheter

Jag lär mig fortfarande faktiskt, och jag har varit ganska nöjd med att ta mig an den utmaningen. Jag kunde ha strävat efter akademisk excellens, men eftersom vi sysslar med tillämpad vetenskap och material måste vi verkligen fokusera på hur vi implementerar det för att gynna industri och människor. Så jag kände mig ganska pumpad till en början, att jag valde den här vägen till ny personlig utveckling.

Industri eller akademi? Hur du väljer din väg

Du inser väldigt tidigt att du är mindre kapabel, mindre kunnig och att du inte har någon erfarenhet. Du måste lära av andra människor. Det var mycket bra att Cambridge ekosystem ger all den mentorskapen utöver universitetsstödet. Det är därför vi tillbringade ett par år med att hoppa inom och utanför universitetet, använda en del av resurserna, göra marknadsundersökningar och träna upp oss själva.

Lärande är en evig process när vi fortsätter att växa, men det är en mycket givande investering.

Har du några råd till människor som vill göra sin teknik till en kommersiell produkt?

Mitt råd är att lyssna mer och prata mindre. Teknik är bra, fysik är underbart, men det är bara en tredjedel eller en fjärdedel av problemet. Du kommer att behöva människor, resurser och en strategi för hur man överför tekniken till en riktig produkt och får affärsplanen att stödja den. Du måste engagera dig i en bredare gemenskap för att höra olika åsikter och kritik. Ta den feedbacken och reflektera över den för att förbättra dig själv och dina idéer.

Jag tror att det är en svår inlärningskurva som alla måste gå igenom. Men att erkänna att man inte är kapabel till allt från början, och att lära av mer erfarna människor är väldigt viktigt. Ett litet företag kan inte göra allt själv. Du behöver mycket hjälp från universitet, myndigheter, leveranskedja och kunder och partners, till och med din familj och vänner. Så lyssna mer och reflektera på ett personligt plan. Det är vad jag skulle rekommendera.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/