Mikro-LED oparte na samodzielnym GaN

Mikro-LED oparte na samodzielnym GaN

Chińscy naukowcy badali korzyści płynące z stosowania samodzielnego azotu galium (GaN) jako podłoża dla miniaturowych diod emitujących światło (LED) [Guobin Wang et al, Optics Express,V32W szczególności:Zespół opracował zoptymalizowaną strukturę wielokwantowego studni (MQW) z azotanu indium gallium (InGaN), która działa lepiej przy niższych gęstościach prądu wtrysku (około 10A/cm2) i niższych napięciach napędowych, nadaje się do zaawansowanych mikrodisplejów stosowanych w instalacjach rzeczywistości rozszerzonej (AR) i rzeczywistości wirtualnej (VR), w którym to przypadku,Wyższe koszty samodzielnych Gans mogą być zrekompensowane przez zwiększoną wydajność.

Naukowcy są powiązani z Chińskim Uniwersytetem Nauki i Technologii, Suzhou Institute of Nanotechnology and Nanobionics, Jiangsu 3rd Generation Semiconductor Research Institute,Uniwersytet w Nanjing, Uniwersytet Soozhou i Suzhou Nawei Technology Co., LTD.Zespół badawczy uważa, że oczekuje się, że ta mikro-LED zostanie wykorzystana w wyświetlaczach o bardzo wysokiej gęstości pikseli (PPI) w konfiguracji submikron lub nanometrów.

Naukowcy porównali wydajność mikro- LED wyprodukowanych na samodzielnym szablonie GaN i szablonie GaN/safir (rysunek 1).

Rysunek 1: a) schemat powierzchniowy mikro-LED; b) folia powierzchniowa mikro-LED; c) struktura chipu mikro-LED; d) obrazy przekroju poprzecznego mikroskopu elektronicznego (TEM).

Epataksjalna struktura metalowo-organicznego osadzenia par chemicznych (MOCVD) obejmuje warstwę dyfuzyjną/ekspancyjną nośnika azotanu galiuminowego (n-AlGaN) typu N o długości 100 nm (CSL), warstwę kontaktową n-GaN o długości 2 μm,100 nm nisko silanowy nieumyślny doping (u-) GaN warstwa o wysokiej mobilności elektronów, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN warstwa uwalniania naprężenia (SRL), 6x(2.5nm/10nm) niebieska InGaN/GaN wielowieloraki, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN warstwa bariery elektronów (EBL),80 nm warstwa wtrysku do otworu P-gan i 2 nm warstwa kontaktowa p+-GaN silnie dopingowana.

Materiały te zostały wykonane w LED o średnicy 10 μm i z przezroczystym kontaktem z tlenkiem cyny india (ITO) i pasywacją ścian bocznych dwutlenku krzemu (SiO2).

Czipy wytwarzane na heteroepitaxialnym szafirowym szablonie GaN wykazują dużą różnicę w wydajności.Intensywność i długość fali szczytowej różnią się w zależności od lokalizacji w układziePrzy gęstości prądu 10A/cm2, chip na szafirze wykazał przesunięcie długości fali 6,8nm między środkiem a krawędzią.Jeden jest tylko 76 procent silniejszy od drugiego..

W przypadku układów wykonanych na samodzielnym GaN, zmiana długości fali zmniejsza się do 2,6 nm, a wydajność wytrzymałościowa dwóch różnych układów jest bardziej podobna.Naukowcy przypisują zmienność jednorodności długości fali różnym stanom naprężeń w strukturze jednorodnej i heterogennej: spektroskopia Ramana wykazuje naprężenia pozostałe odpowiednio 0,023 GPa i 0,535 GPa.

Światłością katodową wykazano, że gęstość zwichnięcia płyt heteroepitaksjalnych wynosi około 108/cm2, podczas gdy gęstość zwichnięcia płyt homoepitaksjalnych wynosi około 105/cm2."Mniejsza gęstość zwichnięć może zminimalizować ścieżkę wycieku i poprawić wydajność świetlną," skomentował zespół badawczy.

W porównaniu z chipami heteroepitaxjalnymi, chociaż odwrotny prąd przecieku diody homoepitaxjalnej jest zmniejszony, reakcja prądu pod przesunięciem do przodu jest również zmniejszona.Chipy na samodzielnych Ganach mają wyższą zewnętrzną efektywność kwantową (EQE) Po porównaniu wydajności fotoluminescencji w temperaturze 10 K i 300 K (temperatura pokojowa),wewnętrzna efektywność kwantowa (IQE) obu chipów szacowana jest na 730,2% i 60,8% odpowiednio.

Na podstawie pracy symulacyjnej, 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)W szczególności homoepitaxia osiąga cieńszą barierę i ostry interfejs, podczas gdy te same struktury uzyskane w heteroepitacji wykazują bardziej niewyraźny profil w badaniu TEM.

Rysunek 2: Obrazy mikroskopu elektronicznego transmisyjnego regionu wielokwantowego studni: a) oryginalne i zoptymalizowane struktury homoepitaxy i b) zoptymalizowane struktury zrealizowane w epitaxy heterogenicznej.c) Zewnętrzna efektywność kwantowa jednorodnego epitaksyalnego chipu mikro-LED, d) krzywa napięcia prądu homogennego mikro-LED-a.

Cienkie bariery częściowo symulują dziury w kształcie litery V, które mogą łatwo powstać wokół wychylenia.takie jak ulepszone wtryskiwanie otworu do obszaru świetlnego, częściowo ze względu na barierę rozrzedzania w wielokwantowej strukturze studni wokół otworów w kształcie litery V.

Kiedy gęstość prądu wtryskowego wynosi 10A/cm2, zewnętrzna efektywność kwantowa jednorodnej diody epitaksyalnej zwiększa się z 7,9% do 14,8%.Napięcie wymagane do napędzania prądu 10μA zostało zmniejszone z 2.78V do 2.55V.

ZMSH Roztwór dla płytki GaN

Rosnące zapotrzebowanie na możliwości przetwarzania wysokiej prędkości, wysokiej temperatury i wysokiej mocy skłoniło przemysł półprzewodnikowy do ponownego przemyślenia wyboru materiałów wykorzystywanych jako półprzewodniki.

Wraz z pojawieniem się różnych szybszych i mniejszych urządzeń obliczeniowych, wykorzystanie krzemu utrudnia utrzymanie prawa Moore'a.Tak więc półprzewodnikowa płytka GaN jest wyhodowana dla potrzeb.

Ze względu na swoje unikalne właściwości (wysoki maksymalny prąd, wysokie napięcie awaryjne i wysoka częstotliwość przełączania), azotyn galliowy GaN jest/Systemy oparte na GaN mają wyższą wydajność energetyczną, zmniejszając tym samym straty mocy, przełączają się z wyższą częstotliwością, zmniejszając tym samym rozmiar i masę.