Микро светодиоды на основе самоподдерживающегося GaN

микросветодиоды на основе самоподдерживающегося GaN

Китайские исследователи изучают преимущества использования самоподдерживающегося (FS) нитрида галлия (GaN) в качестве субстрата для миниатюрных светодиодов (LED) [Guobin Wang et al, Optics Express,v32В частности,команда разработала оптимизированную многоквантовую структуру (MQW) нитрида индия и галлия (InGaN), которая лучше работает при более низкой плотности тока впрыска (около 10A / см2) и более низких напряжениях привода, подходящий для передовых микродисплеев, используемых в установках дополненной реальности (AR) и виртуальной реальности (VR), в этом случаеБолее высокие затраты на самообеспечение ГАН можно компенсировать повышением эффективности.

Исследователи связаны с Университетом науки и технологии Китая, Сучжоуским институтом нанотехнологий и нанобионики, Институтом исследований полупроводников третьего поколения Цзянсу,Нанкинский университет, Университет Сучжоу и Suzhou Nawei Technology Co., LTD.Исследовательская группа полагает, что этот микро-LED, как ожидается, будет использоваться в дисплеях с сверхвысокой плотностью пикселей (PPI) субмикрон или нанометровой конфигурации LED.

Исследователи сравнили производительность микродиодных ламп, изготовленных на самоподдерживающейся модели GaN и модели GaN / сапфир (рисунок 1).

Рисунок 1: а) эпитаксиальная схема микро-LED; б) эпитаксиальная пленка микро-LED; в) структура микро-LED; г) изображения поперечного сечения электронного микроскопа передачи (TEM).

Эпитаксиальная структура металоорганического химического отложения паров (MOCVD) включает диффузионный/расширительный слой носителя галлиевого нитрида алюминия (n-AlGaN) N-типа 100nm, контактный слой n-GaN 2μm,Непреднамеренный допинг (u-) GaN с высокой мобильностью электронов на 100 нм с низким уровнем силана, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN слой высвобождения деформации (SRL), 6x(2.5nm/10nm) синий InGaN/GaN многоквантовый колодец, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN электронный барьерный слой (EBL),80 нм слой инъекции P-гана в отверстие и 2 нм сильно допированный контактный слой p+-GaN.

Эти материалы были изготовлены из светодиодов диаметром 10 мкм и с прозрачным контактом оксида индия и олова (ITO) и пассивацией боковой стенки диоксида кремния (SiO2).

Чипы, изготовленные на гетероэпитаксиальном GaN/сапфировом шаблоне, показывают большую разницу в производительности.интенсивность и пиковая длина волны сильно варьируются в зависимости от местоположения в чипеПри плотности тока 10 А/см2 чип на сапфире показал смещение длины волны 6,8 нм между центром и краем.одна только на 76% сильнее другой..

Для чипов, изготовленных на самоподдерживающемся GaN, изменение длины волны уменьшается до 2,6 нм, а прочность двух различных чипов более схожа.Исследователи объясняют изменение однородности длины волны различными состояниями напряжения в однородных и гетерогенных структурах: Спектроскопия Рамана показывает остаточные напряжения 0,023 и 0,535 ГПа соответственно.

Катодная люминесценция показывает, что плотность вывихов гетероэпитаксиальных плит составляет около 108/см2, в то время как гомеоэпитаксиальных плит - около 105/см2."Низкая плотность дислокации может минимизировать путь утечки и улучшить световую эффективность, - прокомментировали исследователи.

По сравнению с гетероэпитаксиальными чипами, хотя обратный ток утечки гомеоэпитаксиального светодиода уменьшается, точный отклик под предварительным уклоном также уменьшается.Чипы на самоподдерживающихся ГАН имеют более высокую внешнюю квантовую эффективность (EQE) При сравнении фотолюминесценции при 10K и 300K (комнатная температура),Внутренняя квантовая эффективность (IQE) двух чипов оценивается в 730,2% и 60,8% соответственно.

Исходя из работы по моделированию, the researchers designed and implemented an optimized epitaxial structure on a self-supporting GaN that improves the external quantum efficiency and voltage performance of the microdisplay at lower injection current densities (Figure 2)В частности, гомоэпитаксии достигается более тонкий барьер и четкий интерфейс, тогда как те же структуры, достигнутые в гетероэпитаксии показывают более размытый профиль при исследовании TEM.

Рисунок 2: Изображения электронного микроскопа передачи области многоквантовой скважины: а) оригинальные и оптимизированные структуры гомоэпитаксии и б) оптимизированные структуры, реализованные в гетерогенной эпитаксии.c) Внешняя квантовая эффективность однородного эпитаксиального микро-LED-чипа, d) кривая тока и напряжения однородного эпитаксиального микро-LED-чипа.

В гетероэпитаксиальных светодиодах обнаружено, что V-образные ямы оказывают благотворное влияние на производительность.как улучшенное впрыск отверстия в световой области, отчасти из-за барьера истончения в многоквантовой структуре скважины вокруг V-образных ям.

Когда плотность впрыска 10 А/см2, внешняя квантовая эффективность однородного эпитаксиального светодиода увеличивается с 7,9% до 14,8%.Напряжение, необходимое для привода тока 10μA, было уменьшено с 2.78 В до 2.55 В.

ZMSH Раствор для вафли GaN

Растущий спрос на высокоскоростные, высокотемпературные и высокомощные возможности обработки заставил полупроводниковую промышленность пересмотреть выбор материалов, используемых в качестве полупроводников.

Поскольку появляются различные более быстрые и меньшие вычислительные устройства, использование кремния затрудняет поддержание закона Мура.Так что полупроводниковый вафля GaN выращивается для нужд.

Из-за его уникальных характеристик (высокий максимальный ток, высокое разрывное напряжение и высокая частота переключения), галлиевой нитрид GaN- Да.Системы на основе GaN обладают более высокой энергоэффективностью, тем самым уменьшая потери энергии, переключают на более высокой частоте, тем самым уменьшая размер и вес.