स्व-समर्थन GaN पर आधारित माइक्रो-एलईडी

स्व-समर्थन GaN पर आधारित माइक्रो-एलईडी

चीनी शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) के लिए सब्सट्रेट के रूप में स्वतंत्र (एफएस) गैलियम नाइट्राइड (गाएन) का उपयोग करने के लाभों का पता लगाया है [Guobin Wang et al., Optics Express, v32,पी३१४६३विशेष रूप से, 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, जो इसे संवर्धित वास्तविकता (एआर) और आभासी वास्तविकता (वीआर) उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले उन्नत माइक्रोडिस्प्ले के लिए उपयुक्त बनाता है।स्वतंत्र GaN की उच्च लागत को बेहतर दक्षता से कम किया जा सकता है.

शोधकर्ता चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, सूज़ौ नैनो-टेक और नैनो-बायोनिक्स संस्थान, तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक के जियांगसू अनुसंधान संस्थान से संबद्ध हैं।नानजिंग विश्वविद्यालय, सूचौ विश्वविद्यालय, और सूझौ नैनोलाइट टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेडशोध दल का मानना है कि यह माइक्रो-एलईडी तकनीक उप-माइक्रोन या नैनोमीटर एलईडी कॉन्फ़िगरेशन में अति-उच्च पिक्सेल घनत्व (पीपीआई) वाले डिस्प्ले के लिए आशाजनक है.

शोधकर्ताओं ने स्वतंत्र GaN टेम्पलेट्स और GaN/सफीर टेम्पलेट्स पर निर्मित माइक्रो-एलईडी के प्रदर्शन की तुलना की।

धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प अवशोषण (MOCVD) की एपिटेक्सियल संरचना में 100 एनएम एन-प्रकार के AlGaN वाहक फैलाने वाली परत (CSL), 2 μm n-GaN संपर्क परत शामिल है,एक 100 एनएम अनजाने में कम silane के साथ उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता परत (यू-) GaN डोप्ड, एक 20x (2.5 एनएम/2.5 एनएम) In0.05Ga0.95/GaN तनाव राहत परत (SRL), 6x (2.5 एनएम/10 एनएम) नीले InGaN/GaN कई क्वांटम कुओं, 8x (1.5 एनएम/1.5 एनएम) p-AlGaN/GaN इलेक्ट्रॉन अवरुद्ध परत (EBL),एक 80 एनएम p-GaN छेद इंजेक्शन परत, और एक 2 एनएम अत्यधिक डोप्ड पी +-गाएन संपर्क परत।

इन सामग्रियों को इंडियम टिन ऑक्साइड (ITO) पारदर्शी संपर्क और सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) साइडवॉल निष्क्रियता के साथ 10 μm व्यास के एलईडी में बनाया जाता है।

हेटरोएपिटाक्सियल गैएन/सफीर टेम्पलेट्स पर निर्मित चिप्स में महत्वपूर्ण प्रदर्शन भिन्नताएं दिखाई दीं।चिप के भीतर स्थान के आधार पर तीव्रता और पीक तरंग दैर्ध्य काफी भिन्न होता है. 10 ए / सेमी 2 के वर्तमान घनत्व पर, नीलमणि पर एक चिप ने केंद्र और किनारे के बीच 6.8 एनएम की तरंग दैर्ध्य शिफ्ट दिखाई। नीलमणि वेफर से दो चिप्स के बीच,एक चिप की तीव्रता केवल 76% थी.

इसके विपरीत, स्वतंत्र GaN पर निर्मित चिप्स में 2.6 एनएम की कम तरंग दैर्ध्य भिन्नता दिखाई गई, और विभिन्न चिप्स के बीच तीव्रता प्रदर्शन बहुत अधिक सुसंगत था।शोधकर्ताओं ने तरंग दैर्ध्य एकरूपता परिवर्तन को होमोएपिटेक्सियल और हेटरोएपिटेक्सियल संरचनाओं में विभिन्न तनाव स्थितियों के लिए जिम्मेदार ठहरायारामन स्पेक्ट्रोस्कोपी में क्रमशः 0.023 जीपीए और 0.535 जीपीए के अवशिष्ट तनाव का पता चला।

कैथोडोलुमिनेसेन्स ने हेटरोएपिटाक्सियल वेफर के लिए लगभग 108/सेमी2 और होमोएपिटाक्सियल वेफर के लिए लगभग 105/सेमी2 का विस्थापन घनत्व प्रकट किया। शोध दल ने टिप्पणी की,"कम विस्थापन घनत्व रिसाव पथ को कम कर सकता है और प्रकाश उत्सर्जन दक्षता में सुधार कर सकता है. "

यद्यपि होमियोएपिटाक्सियल एलईडी की रिवर्स लीकजेज करंट हेटरोएपिटाक्सियल चिप्स की तुलना में कम थी, लेकिन आगे के पक्षपात के तहत वर्तमान प्रतिक्रिया भी कम थी।फ्रीस्टैंडिंग GaN पर चिप्स ने उच्च बाहरी क्वांटम दक्षता (EQE) प्रदर्शित की: एक मामले में, यह 14% था, जबकि नीलमणि टेम्पलेट्स पर चिप्स के लिए 10% था। 10K और 300K (कमरे के तापमान) पर photoluminescence प्रदर्शन की तुलना करके,दोनों प्रकार के चिप्स की आंतरिक क्वांटम दक्षता (IQE) का अनुमान 73 था।क्रमशः 0.2% और 60.8%।

सिमुलेशन कार्य के आधार पर, शोधकर्ताओं ने स्वतंत्र GaN पर एक अनुकूलित एपिटेक्सियल संरचना को डिजाइन और लागू किया,कम इंजेक्शन धारा घनत्व पर माइक्रो डिस्प्ले के बाहरी क्वांटम दक्षता और वोल्टेज प्रदर्शन में सुधार (चित्र 2)विशेष रूप से, होमियोएपिटेक्सी ने पतली बाधाओं और तेज इंटरफेस प्राप्त किए,जबकि हेटरोएपिटाक्सी में प्राप्त एक ही संरचना में ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी निरीक्षण के तहत एक अधिक धुंधली प्रोफ़ाइल दिखाई दी।.

पतली बाधाएं कुछ हद तक विस्थापन के आसपास वी के आकार के गड्ढों के गठन का अनुकरण करती हैं। हेटरोएपिटाक्सियल एलईडी में, वी के आकार के गड्ढों का लाभकारी प्रदर्शन प्रभाव पाया गया है,जैसे कि उत्सर्जन क्षेत्र में छेद इंजेक्शन में सुधार, आंशिक रूप से V-आकार के गड्ढों के चारों ओर बहु-क्वांटम कुएं संरचनाओं में बाधाओं के पतले होने के कारण।

10 A/cm2 के इंजेक्शन करंट घनत्व पर, होमियोएपिटाक्सियल एलईडी की बाहरी क्वांटम दक्षता 7.9% से बढ़कर 14.8% हो गई। 10 μA के करंट को चलाने के लिए आवश्यक वोल्टेज 2.78 वी से 2.55 वी.

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