Abstract The issue of brightness in strong ambient light conditions is one of the critical obstacles restricting the application of augmented reality (AR) and mixed reality (MR). Gallium nitride (GaN)-based micro-LEDs, renowned for their exceptional brightness and stability, are considered the foremost contenders for AR applications. Nevertheless, conventional heteroepitaxial growth micro-LED devices confront formidable challenges, including substantial wavelength shifts and efficiency droop. In this paper, we firstly demonstrated the high-quality homoepitaxial GaN-on-GaN micro-LEDs micro-display, and thoroughly analyzed the possible benefits for free-standing GaN substrate from the material-level characterization to device optoelectronic properties and micro-display application compared with sapphire substrate. The GaN-on-GaN structure exhibits a superior crystal quality with ultra-low threading dislocation densities (TDDs) of ~ 10 5 cm −2 , which is three orders of magnitude lower than that of GaN-on-Sapphire. Through an in-depth size-dependent optoelectronic analysis of blue/green emission GaN-on-GaN/ Sapphire micro-LEDs from 100 × 100 shrink to 3 × 3 μm 2 , real that a lower forward voltage and series resistance, a consistent emission wavelength (1.21 nm for blue and 4.79 nm for green @ 500 A/cm 2 ), coupled with a notable reduction in efficiency droop ratios (15.6% for blue and 28.5% for green @ 500 A/cm 2 ) and expanded color gamut (103.57% over Rec. 2020) within GaN-on-GaN 10 μm micro-LEDs. Last but not least, the GaN-on-GaN micro-display with 3000 pixels per inch (PPI) showcased enhanced display uniformity and higher luminance in comparison to its GaN-on-Sapphire counterpart, demonstrating significant potentials for high-brightness AR/MR applications under strong ambient light.

To optimize the economic performance of micro-grid(MG) with various owners of charge-storage-swapping facility operator (CSSFO) and MG, we propose a two-layer optimal scheduling model using the Stackelberg game theory. The upper MG, acting as the leader, prioritizes revenue maximization and establishes an internal tariff for electricity trading with the lower CSSFO. The lower CSSFO, acting as the follower, adjusts its charging and discharging plan based on the internal tariff in order to maximize its own revenue. The upper and lower optimization issues are solved using the differential evolutionary algorithm and Gurobi software. This allows us to determine the ideal internal tariff and the optimal charging and discharging schedules of CSSFO, respectively. The simulation examples demonstrate that the proposed method can easily resolve the equilibrium strategy for the interaction between MG and CSSFO. This not only enhances the profits of both parties simultaneously, but also optimizes the utilization of CSSFO resources.

As display technology continues to advance, UVA micro‐LEDs are becoming increasingly important in a variety of display and beyond‐display applications. In this study, we investigate the optoelectronic characteristics of UVA micro‐LEDs based on a homogeneously epitaxial structure on freestanding gallium nitride (GaN) substrates. The device exhibits a central wavelength of 390 nm, positioned at the overlap of UVA and visible light spectra. It demonstrates an impressively low ideality factor of 1.49 at 2.86 V and a series resistance of 9.88 O beyond 3 V. Optically, our device shows virtually no wavelength shift across a wide current density range of 0.1‐1000 A/cm 2 , indicating exceptional optical stability and color accuracy. The emitted light is typical purple, reaching an expansive color gamut of 115.3% of Rec.2020. Furthermore, the GaN‐on‐GaN structure, with its superior crystal structure and heat dissipation properties, results in a very low droop ratio in EQE. This ensures sustained highpower output at high current densities, showcasing great potential in applications such as 3D printing, maskless photolithography, and fluorescence tagging.

Abstract This study utilized nanoindentation to perform nano-mechanical tests on freestanding aluminum nitride (AlN) single crystal substrates with (0002), (10-10), and (11-20) orientations prepared by the Physical Vapor Transport (PVT) method with varying indentation depths. The results indicate that the c-plane exhibits greater hardness and smaller Young's modulus compared to other orientations. Moreover, the mechanical properties of AlN with different orientations demonstrate consistency with the indentation size effect, showing a decrease in both hardness and Young's modulus with increasing indentation depth. Surface morphology of the indentations was observed using SEM, revealing that at high loads, no obvious cracks were found in the c-plane indentation except for slight deformation, while the m-plane and a-plane indentations produced cracks extending along the a- and m-directions, respectively. Cathodoluminescence (CL) results demonstrated that dislocations and structural defects generated by the indentation produced the luminescence quenching. Notably, the inverted triangular dislocation slip region was clearly observed in the panchromatic CL images of c-plane indentation. The anisotropy of the phonon peaks at different crystal planes and the nature of the local stress at the indentation were further analysed using Raman spectroscopy.

Abstract Controlling the epitaxial growth mode of semiconductor layers is crucial for optimizing material properties and device performance. In this work, the growth mode of α -Ga 2 O 3 heteroepitaxial layers was modulated by tuning miscut angles ( θ ) from 0° to 7° off the ( 10 1 ¯ 0 ) direction of sapphire (0002) substrate. On flat sapphire surfaces, the growth undergoes a typical three-dimensional (3D) growth mode due to the random nucleation on wide substrate terraces, as evidenced by the hillock morphology and high dislocation densities. As the miscut angle increases to θ = 5°, the terrace width of sapphire substrate is comparable to the distance between neighboring nuclei, and consequently, the nucleation is guided by terrace edges, which energetically facilitates the growth mode transition into the desirable two-dimensional (2D) coherent growth. Consequently, the mean surface roughness decreases to only 0.62 nm, accompanied by a significant reduction in screw and edge dislocations to 0.16×10 7 cm −2 and 3.58×10 9 cm −2 , respectively. However, the further increment of miscut angles to θ = 7° shrink the terrace width less than nucleation distance, and the step-bunching growth mode is dominant. In this circumstance, the misfit strain is released in the initial growth stage, resulting in surface morphology degradation and increased dislocation densities.

Assembling the composition synergism and structure adjustment to efficiently accelerate the electron transfer and separation, is emerging as a promising strategy for advanced photocatalytic wastewater treatment. Henein, a novel ordered BiVO4/C/TiO2(BVCT) S-scheme heterojunction were successfully synthesized. Scanning electron microscopy (SEM) and Transmission electron microscopy (TEM) show the composite of BiVO4 and C/TiO2, with the C layer as the contact surface. UV–vis diffuse reflectance spectra (UV–vis DRS) and X-ray photoelectron spectra (XPS) indicate that BVNT could follow S-scheme electron transfer. Electron paramagnetic resonance (EPR) shows that ·OH, ·OH, and h+ can all participate in photocatalytic reactions. Moreover, BVNT can degrade 91.2 % methylene blue (MB) within 40 min. This study provides new insights for the design of high-performance photocatalysts.

This study is aimed to improve the intelligence level, efficiency, and accuracy of ship safety and security systems by contributing to the development of marine weather forecasting. The accurate and prompt recognition of weather fax charts is very important for navigation safety. This study employed many artificial intelligent (AI) methods including a vectorization approach and target recognition algorithm to automatically detect the severe weather information from Japanese and US weather charts. This enabled the expansion of an existing auto-response marine forecasting system’s applications toward north Pacific and Atlantic Oceans, thus enhancing decision-making capabilities and response measures for sailing ships at actual sea. The OpenCV image processing method and YOLOv5s/YOLO8vn algorithm were utilized to make template matches and locate warning symbols and weather reports from surface weather charts. After these improvements, the average accuracy of the model significantly increased from 0.920 to 0.928, and the detection rate of a single image reached a maximum of 1.2 ms. Additionally, OCR technology was applied to retract texts from weather reports and highlighted the marine areas where dense fog and great wind conditions are likely to occur. Finally, the field tests confirmed that this auto and intelligent system could assist the navigator within 2–3 min and thus greatly enhance the navigation safety in specific areas in the sailing routes with minor text-based communication costs.

Exploring valleytronics in two-dimensional materials is of great significance for the development of advanced information devices. In this study, we investigate the valley polarization and electronic properties of V-doped 2H-phase Janus MoSeTe by using first-principles calculations. Our results reveal a remarkable valley spin splitting up to 60 meV, driven by the breaking of time-reversal symmetry due to the magnetic effect of V 3d orbitals. Additionally, we observe the anomalous valley Hall effect (AVHE) in the V-doped 2H-phase Janus MoSeTe monolayer, showcasing its potential for valleytronic applications. Importantly, we found that the valley polarization can be effectively modulated by applying external strain, with notable changes at different strain levels. These findings suggest that the V-doped 2H-phase Janus MoSeTe monolayer is an ideal material to design tunable, controllable valleytronic devices, offering new opportunities for the next generation of valley-based technologies.