Μικρο-LED βασισμένα σε αυτοσυντηρούμενο GaN

Μικρο-LED βασισμένα σε αυτοσυντηρούμενο GaN

Οι Κινέζοι ερευνητές διερευνούν τα οφέλη της χρήσης ελεύθερου (FS) νιτρικού γαλλίου (GaN) ως υποστρώματος για μικροδιόδους εκπομπής φωτός (LED) [Guobin Wang et al., Optics Express, v32,p31463Συγκεκριμένα, the team developed an optimized indium gallium nitride (InGaN) multiple quantum well (MQW) structure that performs better at lower injection current densities (around 10 A/cm²) and lower driving voltages, καθιστώντας την κατάλληλη για προηγμένες μικροεπιδείξεις που χρησιμοποιούνται σε συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας (AR) και εικονικής πραγματικότητας (VR).το υψηλότερο κόστος του ανεξάρτητου GaN μπορεί να αντισταθμιστεί με βελτιωμένη απόδοση.

Οι ερευνητές είναι συνδεδεμένοι με το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας, το Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας και Νανοβιονικής Suzhou, το Ινστιτούτο Έρευνας Τρίτης Γενιάς Ημιαγωγών Jiangsu,Πανεπιστήμιο της Ναντζίνγκ, Πανεπιστήμιο Soochow, και Suzhou NanoLight Technology Co., Ltd.Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι αυτή η τεχνολογία μικρο-LED είναι υποσχόμενη για οθόνες με υπερ-υψηλή πυκνότητα pixel (PPI) σε διαμορφώσεις submicron ή nanometer LED.

Οι ερευνητές συνέκριναν τις επιδόσεις των μικρο-LED που κατασκευάστηκαν σε ανεξάρτητα πρότυπα GaN και πρότυπα GaN/σαφείρι.

Η επιταξιακή δομή της κατάρρευσης χημικών ατμών μετάλλων (MOCVD) περιλαμβάνει στρώμα εξάπλωσης φορέα AlGaN τύπου n 100 nm (CSL), στρώμα επαφής 2 μm n-GaN,ένα στρώμα υψηλής κινητικότητας ηλεκτρονίων με χαμηλό σιλάνιο 100 nm αθέλητα ντοπιζόμενο (u-) GaN, 20x (2,5 nm/2,5 nm) In0.05Ga0,95/GaN στρώμα ανακούφισης από στρες (SRL), 6x (2,5 nm/10 nm) μπλε InGaN/GaN πολλαπλές κβαντικές πηγές, 8x (1,5 nm/1,5 nm) p-AlGaN/GaN στρώμα αποκλεισμού ηλεκτρονίων (EBL),στρώμα ένεσης p-GaN σε τρύπα 80 nm, και ένα στρώμα επαφής p+-GaN 2 nm βαριά ντοπαρισμένο.

Τα υλικά αυτά κατασκευάζονται σε LED διαμέτρου 10 μm με διαφανείς επαφές οξειδίου ινδίου και κασσίτερου (ITO) και παθητικοποίηση πλευρικού τοιχώματος διοξειδίου του πυριτίου (SiO2).

Τα τσιπάκια που κατασκευάστηκαν σε ετεροεπιταξιακά πρότυπα GaN/σαφείρου παρουσίασαν σημαντικές διαφορές απόδοσης.η ένταση και το μέγιστο μήκος κύματος ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με την τοποθεσία μέσα στο τσιπΣε μια πυκνότητα ρεύματος 10 A/cm2, ένα τσιπ σε ζαφείρι έδειξε μια μετατόπιση μήκους κύματος 6,8 nm μεταξύ του κέντρου και της άκρης.Η ένταση ενός τσιπ ήταν μόνο 76% του άλλου.

Αντίθετα, τα τσιπ που κατασκευάστηκαν με ελεύθερο GaN έδειξαν μειωμένη διακύμανση μήκους κύματος 2,6 nm και η απόδοση έντασης μεταξύ των διαφορετικών τσιπ ήταν πολύ πιο συνεπής.Οι ερευνητές απέδωσαν την αλλαγή της ομοιομορφίας μήκους κύματος στις διαφορετικές καταστάσεις άγχους στις ομοεπιταξιακές και ετεροεπιταξιακές δομές: Η φασματοσκόπηση Raman έδειξε υπολειμματικές πιέσεις 0,023 GPa και 0,535 GPa, αντίστοιχα.

Η καθοδολουμινέσενση αποκάλυψε πυκνότητα εξάρθρωσης περίπου 108/cm2 για το ετεροεπιταξιακό πλακάκι και περίπου 105/cm2 για το ομοεπιταξιακό πλακάκι."Η χαμηλότερη πυκνότητα εκτόξευσης μπορεί να ελαχιστοποιήσει τις διαδρομές διαρροής και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της εκπομπής φωτός". "

Παρόλο που το ρεύμα αντίστροφης διαρροής των ομοεπιταξιακών LED μειώθηκε σε σύγκριση με τα ετεροεπιταξιακά τσιπ, η ανταπόκριση του ρεύματος κάτω από την προμετάβλητη διάθεση ήταν επίσης χαμηλότερη.τα τσιπάκια σε ανεξάρτητο GaN παρουσίασαν υψηλότερη εξωτερική κβαντική απόδοση (EQE)Σε μια περίπτωση, ήταν 14%, σε σύγκριση με 10% για τα τσιπάκια σε σαφείρινα πρότυπα.Η εσωτερική κβαντική απόδοση (IQE) των δύο τύπων τσιπ υπολογίστηκε σε 730,2% και 60,8% αντίστοιχα.

Με βάση την προσομοίωση, οι ερευνητές σχεδίασαν και εφάρμοσαν μια βελτιστοποιημένη επιταξιακή δομή σε ελεύθερο GaN,βελτίωση της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης και της τάσης των μικροεπιφάνσεων σε χαμηλότερες πυκνότητες ρεύματος έγχυσης (σχήμα 2)Ιδιαίτερα, η ομοεπιταξία επέτυχε λεπτότερα εμπόδια και πιο οξείες διεπαφές.ότι η ίδια δομή που επιτεύχθηκε με ετεροεπιταξία έδειξε πιο θολό προφίλ υπό επιθεώρηση με ηλεκτρονική μικροσκόπηση μετάδοσης.

Σε ετεροεπιταξιακά LED, τα V-σχήματα έχουν βρεθεί να έχουν ευεργετικές επιδράσεις στην απόδοση.όπως η βελτίωση της ένεσης τρύπων στην περιοχή εκπομπής, εν μέρει λόγω του αραίωσης των φραγμών στις πολυκβαντικές δομές των πηγών γύρω από τα V-shape pits.

Σε πυκνότητα ρεύματος ένεσης 10 A/cm2, η εξωτερική κβαντική απόδοση του ομοεπιταξιακού LED αυξήθηκε από 7,9% σε 14,8%.78 V έως 2.55 Β.

Σύσταση προϊόντος

ΙΙΙ - Νιτρίδιο 2 INCH ελεύθερο στάσιμο GaN Wafer για συσκευή ενεργειακής απεικόνισης προβολής λέιζερ

1. ΙΙΙ-νιτρίδιο ((GaN,AlN,InN)

Το νιτρώδιο του γαλλίου είναι ένα είδος σύνθετων ημιαγωγών με μεγάλο κενό.

Είναι κατασκευασμένο με την αρχική μέθοδο HVPE και την τεχνολογία επεξεργασίας πλακών, η οποία έχει αρχικά αναπτυχθεί για 10+ χρόνια στην Κίνα.Τα χαρακτηριστικά είναι πολύ κρυσταλλικά.Τα υποστρώματα GaN χρησιμοποιούνται για πολλά είδη εφαρμογών, για λευκά LED και LD ((βιολικό, μπλε και πράσινο).Η ανάπτυξη έχει προχωρήσει για εφαρμογές ηλεκτρονικών συσκευών ισχύος και υψηλής συχνότητας.