स्व-समर्थन GaN पर आधारित माइक्रो-एलईडी

October 15, 2024

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स्व-समर्थन GaN पर आधारित माइक्रो-एलईडी

 

चीनी शोधकर्ता लघु प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) के लिए सब्सट्रेट के रूप में स्व-समर्थन (FS) गैलियम नाइट्राइड (GaN) के उपयोग के लाभों की खोज कर रहे हैं [Guobin Wang et al, Optics Express,v32, p31463, 2024]. the team has developed an optimized indium gallium nitride (InGaN) multi-quantum well (MQW) structure that performs better at lower injection current densities (about 10A/cm2) and lower drive voltages for advanced microdisplays used in augmented reality (AR) and virtual reality (VR) devices, जहां आत्मनिर्भर GaN की अधिक लागत को बढ़ी हुई दक्षता से कम किया जा सकता है।

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शोधकर्ता चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, सूज़ौ नैनोटेक्नोलॉजी और नैनोबायोनिक्स संस्थान, जियांगसू तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक अनुसंधान संस्थान से संबद्ध हैं।नानजिंग विश्वविद्यालय, सूचौ विश्वविद्यालय, और सुज़ौ नेवी टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेडशोध दल का मानना है कि इस माइक्रो-एलईडी का उपयोग अल्ट्रा-हाई पिक्सेल घनत्व (पीपीआई) उप-माइक्रोन या नैनो-एलईडी कॉन्फ़िगरेशन वाले डिस्प्ले में होने की उम्मीद है।.

 

शोधकर्ताओं ने एक स्व-समर्थन GaN टेम्पलेट और एक GaN/सफीर टेम्पलेट (चित्र 1) पर निर्मित माइक्रो-एलईडी के प्रदर्शन की तुलना की।

 

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चित्र 1: a) माइक्रो-एलईडी एपिटेक्सियल स्कीम; b) माइक्रो-एलईडी एपिटेक्सियल फिल्म; c) माइक्रो-एलईडी चिप संरचना; d) ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (TEM) क्रॉस-सेक्शन इमेज।


धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी) की उप-अक्षीय संरचना में 100 एनएम एन-प्रकार के एल्यूमीनियम गैलियम नाइट्राइड (एन-एलजीएएन) वाहक प्रसारण/विस्तार परत (सीएसएल), 2μm एन-जीएएन संपर्क परत शामिल है,100 एनएम कम सिलान अनजाने डोपिंग (यू-) गैएन उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता परत, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN तनाव रिलीज परत (SRL), 6x(2.5nm/10nm) नीला InGaN/GaN बहु-क्वांटम कुंड, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN इलेक्ट्रॉन बैरियर परत (EBL),80 एनएम पी-गान छेद इंजेक्शन परत और 2 एनएम अत्यधिक डोपेड पी+-गान 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।

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हेटरोएपिटाक्सियल गैएन/सफीर टेम्पलेट्स पर निर्मित चिप्स में प्रदर्शन में बड़े अंतर होते हैं।चिप के अंदर की स्थिति के आधार पर तीव्रता और पीक तरंग दैर्ध्य काफी भिन्न होती है. 10 ए / सेमी 2 के वर्तमान घनत्व पर, नीलमणि पर एक चिप केंद्र और किनारों के बीच 6.8 एनएम की तरंग दैर्ध्य शिफ्ट दिखाता है। नीलमणि वेफर से दो चिप्स में से,एक चिप केवल 76% दूसरे की तुलना में मजबूत है.

 

स्व-समर्थित GaN पर निर्मित चिप्स के मामले में, तरंग दैर्ध्य भिन्नता 2.6nm तक कम हो जाती है, और दो अलग-अलग चिप्स का तीव्रता प्रदर्शन बहुत करीब होता है।शोधकर्ताओं ने तरंग दैर्ध्य एकरूपता परिवर्तन को समरूप और heterostructures में विभिन्न तनाव राज्यों के लिए जिम्मेदार ठहरायारामन स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला कि अवशिष्ट तनाव क्रमशः 0.023 जीपीए और 0.535 जीपीए थे।

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कैथोडोलुमिनेसेन्स से पता चला कि हेटरोएपिटाक्सियल वेफर्स का विस्थापन घनत्व लगभग 108/सेमी2 था, जबकि समरूप एपिटाक्सियल वेफर्स का लगभग 105/सेमी2 था। शोध दल ने टिप्पणी की,"कम विस्थापन घनत्व रिसाव पथ को कम करता है और प्रकाश दक्षता में सुधार करता है.