Micro-LED baseado em GaN auto-sustentável
September 24, 2024
Micro-LED baseado em GaN auto-sustentável
Os investigadores chineses têm vindo a explorar os benefícios da utilização de nitreto de gálio (GaN) em estado autônomo (FS) como substrato para micro-diodos emissores de luz (LED) [Guobin Wang et al., Optics Express, v32,P31463Especificamente, 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, tornando-o adequado para microdisplays avançados utilizados em dispositivos de realidade aumentada (AR) e realidade virtual (VR).O custo mais elevado do GaN em estado independente pode ser compensado por uma melhor eficiência.
Os pesquisadores estão afiliados à Universidade de Ciência e Tecnologia da China, Instituto Suzhou de Nanotecnologia e Nano-Biônica, Instituto de Pesquisa Jiangsu de Semicondutores de Terceira Geração,Universidade de Nanjing, Universidade Soochow, e Suzhou NanoLight Technology Co., Ltd.A equipa de investigação acredita que esta tecnologia de micro-LED é promissora para telas com densidade de pixels ultra-alta (PPI) em configurações de LEDs submicrônicas ou nanométricas.
Os investigadores compararam o desempenho dos micro-LED fabricados em modelos GaN independentes e modelos GaN/safir.
A estrutura epitaxial da deposição por vapor químico orgânico metálico (MOCVD) inclui uma camada de propagação de portador de AlGaN de tipo n (CSL) de 100 nm, uma camada de contato de n-GaN de 2 μm,uma camada de alta mobilidade eletrônica dopada (u-) GaN, com baixo silano, a 100 nm, sem intenção, uma camada de alívio de tensão In0.05Ga0.95/GaN (SRL) de 20x (2,5 nm/2,5 nm), 6x (2,5 nm/10 nm) poços quânticos múltiplos InGaN/GaN azuis, camada de bloqueio de elétrons p-AlGaN/GaN (EBL) de 8x (1,5 nm/1,5 nm),uma camada de injeção de p-GaN em buracos de 80 nm, e uma camada de contato de p+-GaN fortemente dopada de 2 nm.
Estes materiais são fabricados em LEDs de 10 μm de diâmetro com contatos transparentes de óxido de estanho de ínio (ITO) e passivação da parede lateral de dióxido de silício (SiO2).
Os chips fabricados em modelos heteroepitaxial GaN/safiros apresentaram variações significativas de desempenho.a intensidade e o comprimento de onda de pico variaram muito dependendo da localização dentro do chipA uma densidade de corrente de 10 A/cm2, um chip em safira mostrou uma mudança de comprimento de onda de 6,8 nm entre o centro e a borda.a intensidade de um chip era apenas 76% do outro.
Em contraste, os chips fabricados em GaN autônomo mostraram uma variação de comprimento de onda reduzida de 2,6 nm, e o desempenho de intensidade entre os diferentes chips foi muito mais consistente.Os investigadores atribuíram a mudança de uniformidade do comprimento de onda aos diferentes estados de tensão nas estruturas homoepitaxial e heteroepitaxialA espectroscopia de Raman mostrou tensões residuais de 0,023 GPa e 0,535 GPa, respectivamente.
A catodoluminescência revelou uma densidade de deslocação de cerca de 108/cm2 para a bolacha heteroepitaxial e cerca de 105/cm2 para a bolacha homoepitaxial."A menor densidade de deslocamento pode minimizar os caminhos de fuga e melhorar a eficiência da emissão de luz. "
Embora a corrente de vazamento inverso dos LEDs homoepitaxial tenha sido reduzida em comparação com os chips heteroepitaxial, a resposta de corrente sob o viés para a frente também foi menor.Os chips de GaN em estado livre exibiam uma maior eficiência quântica externa (EQE)Em um caso, foi de 14%, em comparação com 10% para os chips em modelos de safira.A eficiência quântica interna (IQE) dos dois tipos de chips foi estimada em 730,2% e 60,8%, respectivamente.
Com base no trabalho de simulação, os investigadores projetaram e implementaram uma estrutura epitaxial otimizada em GaN independente,Melhorar a eficiência quântica externa e o desempenho da tensão dos micro-displays a densidades de corrente de injecção mais baixas (Figura 2)A homoepitaxia conseguiu, nomeadamente, barreiras mais finas e interfaces mais nítidas.Considerando que a mesma estrutura obtida na heteroepitaxia mostrou um perfil mais turvo sob inspecção por microscopia eletrónica de transmissão.
Em LEDs heteroepitaxial, os buracos em forma de V têm efeitos benéficos no desempenho.como a melhoria da injecção de buracos na região de emissão, em parte devido ao afinamento das barreiras nas estruturas de poços multi-quânticos em torno dos poços em forma de V.
Em uma densidade de corrente de injeção de 10 A/cm2, a eficiência quântica externa do LED homoepitaxial aumentou de 7,9% para 14,8%.78 V a 2.55 V.
Recomendação do produto
- III-nitreto ((GaN,AlN,InN)
O Nitreto de Gállio é um tipo de semicondutor composto de grande espaço.
Um substrato monocristalino de alta qualidade, fabricado com o método HVPE original e tecnologia de processamento de wafer, que foi originalmente desenvolvido há mais de 10 anos na China.As características são cristalinas.Os substratos de GaN são utilizados para muitos tipos de aplicações, para LEDs brancos e LD ((violeta, azul e verde).O desenvolvimento avançou para aplicações de dispositivos electrónicos de potência e alta frequência.