Micro-LED basati su GaN auto-supportabile
September 24, 2024
Micro-LED basati su GaN auto-supportabile
I ricercatori cinesi hanno esplorato i vantaggi dell'uso di nitruro di gallio (GaN) in forma autonoma (FS) come substrato per i micro diodi emettitori di luce (LED) [Guobin Wang et al., Optics Express, v32,p31463In particolare, 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, che lo rende adatto a microdisponibili avanzati utilizzati nei dispositivi di realtà aumentata (AR) e di realtà virtuale (VR).il costo più elevato del GaN autonomo può essere compensato da un'efficienza migliorata.
I ricercatori sono affiliati all'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, all'Istituto di Nanotecnologia e Nanobionica di Suzhou, all'Istituto di Ricerca dei Semiconduttori di Terza Generazione di Jiangsu,Università di Nanchino, Soochow University e Suzhou NanoLight Technology Co., Ltd.Il team di ricerca ritiene che questa tecnologia micro-LED sia promettente per display con densità di pixel ultra elevata (PPI) in configurazioni LED submicroniche o nanometriche.
I ricercatori hanno confrontato le prestazioni dei micro-LED fabbricati su modelli GaN indipendenti e modelli GaN/zaffiro.
La struttura epitaxiale della deposizione chimica a vapore di metalli organici (MOCVD) comprende uno strato di diffusione di portatori di AlGaN di tipo n (CSL) di 100 nm, uno strato di contatto di 2 μm di n-GaN,uno strato ad alta mobilità elettronica dopato (u-) GaN a 100 nm involontariamente con basso silano, un 20x (2,5 nm/2,5 nm) In0.05Ga0,95/GaN strato di sollievo dalla deformazione (SRL), 6x (2,5 nm/10 nm) blu InGaN/GaN pozzi quantistici multipli, 8x (1,5 nm/1,5 nm) p-AlGaN/GaN strato di blocco degli elettroni (EBL),un strato di iniezione di p-GaN per fori da 80 nm, e uno strato di contatto p+-GaN fortemente dopato a 2 nm.
Questi materiali sono realizzati in LED di 10 μm di diametro con contatti trasparenti di ossido di stagno indio (ITO) e passivazione della parete laterale di biossido di silicio (SiO2).
I chip fabbricati su schemi di GaN/zaffiro eteropitaxiali hanno mostrato variazioni significative delle prestazioni.l'intensità e la lunghezza d'onda di picco variavano molto a seconda della posizione all'interno del chipA una densità di corrente di 10 A/cm2, un chip su zaffiro ha mostrato uno spostamento di lunghezza d'onda di 6,8 nm tra il centro e il bordo.l'intensità di un chip era solo del 76% dell'altro.
Al contrario, i chip fabbricati su GaN autonomo hanno mostrato una riduzione della variazione della lunghezza d'onda di 2,6 nm e le prestazioni di intensità tra i diversi chip sono state molto più coerenti.I ricercatori hanno attribuito il cambiamento di uniformità della lunghezza d'onda ai diversi stati di stress nelle strutture omoepitaxiali ed eteroepitaxiali: la spettroscopia di Raman ha mostrato tensioni residue di 0,023 GPa e 0,535 GPa, rispettivamente.
La catodoluminescenza ha rivelato una densità di lussazione di circa 108/cm2 per il wafer eteropitaxiale e di circa 105/cm2 per il wafer omeopitaxiale."La minore densità di dislocazione può ridurre al minimo i percorsi di fuga e migliorare l'efficienza delle emissioni luminose. "
Anche se la corrente di perdita inversa dei LED omoepitaxiali è stata ridotta rispetto ai chip eteroepitaxiali, anche la risposta corrente sotto bias in avanti è stata inferiore.i chip su GaN in stand-alone hanno mostrato una maggiore efficienza quantistica esterna (EQE)In un caso, si è registrato un tasso del 14%, rispetto al 10% per i chip sui modelli di zaffiro.L'efficienza quantistica interna (IQE) dei due tipi di chip è stata stimata a 730,2% e 60,8% rispettivamente.
Sulla base del lavoro di simulazione, i ricercatori hanno progettato e implementato una struttura epitaxiale ottimizzata su GaN indipendente,miglioramento dell'efficienza quantistica esterna e delle prestazioni di tensione dei micro display a densità di corrente di iniezione inferiori (figura 2)In particolare, l'omoepitassia ha ottenuto barriere più sottili e interfacce più nitide.considerando che la stessa struttura ottenuta nell'eteroepitaxia ha mostrato un profilo più sfocato sotto ispezione con microscopia elettronica di trasmissione.
Le barriere più sottili simulano in una certa misura la formazione di buche a forma di V intorno alle lussazioni.come il miglioramento dell'iniezione di fori nella regione di emissione, in parte a causa dell'assottigliamento delle barriere nelle strutture di pozzo multi-quantistiche attorno ai pozzi a forma di V.
A una densità di corrente di iniezione di 10 A/cm2, l'efficienza quantistica esterna del LED omeopitaxiale è aumentata dal 7,9% al 14,8%.78 V a 2.55 V.
Raccomandazione del prodotto
- III-nitruro ((GaN,AlN,InN)
Il nitruro di gallio è un tipo di semiconduttore composto a grande spazio.
un substrato monocristallino di alta qualità, realizzato con il metodo HVPE originale e la tecnologia di lavorazione dei wafer, sviluppata originariamente in Cina da oltre 10 anni.Le caratteristiche sono cristalline.I substrati GaN sono utilizzati per molti tipi di applicazioni, per LED bianchi e LD ((violetto, blu e verde).lo sviluppo è progredito per le applicazioni di dispositivi elettronici di potenza e ad alta frequenza.