Kendi kendine desteklenen GaN tabanlı mikro LED
Çinli araştırmacılar, miniatür ışık yayıcı diyotlar (LED'ler) için altüst olarak kendi kendini taşıyan (FS) galyum nitrit (GaN) kullanmanın yararlarını araştırıyorlar [Guobin Wang ve arkadaşları, Optics Express,v32Özellikle,Ekip, daha düşük enjeksiyon akım yoğunluklarında (yaklaşık 10A/cm2) ve daha düşük tahrik voltajlarında daha iyi performans gösteren optimize edilmiş bir indiyum gallium nitrit (InGaN) çok kuantum kuyusu (MQW) yapısı geliştirdi., Artırılmış Gerçeklik (AR) ve Sanal Gerçeklik (VR) tesislerinde kullanılan gelişmiş mikro ekranlar için uygundur, bu durumda,Kendini geçindiren Gans'ın daha yüksek maliyeti, daha iyi verimlilikle telafi edilebilir.
Araştırmacılar, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Suzhou Nanoteknoloji ve Nanobiyonik Enstitüsü, Jiangsu 3. Nesil Yarım iletken Araştırma Enstitüsü,Nanjing Üniversitesi, Soozhou Üniversitesi ve Suzhou Nawei Technology Co., LTD.Araştırma ekibi, bu mikro-LED'nin ultra yüksek piksel yoğunluğu (PPI) alt mikron veya nanometre LED yapılandırmalarına sahip ekranlarda kullanılmasını bekliyor..
Araştırmacılar, kendi kendini destekleyen bir GaN şablonu ve bir GaN / safir şablonu üzerinde üretilen mikro LED'lerin performansını karşılaştırdılar (Şekil 1).
Şekil 1: a) mikro-LED epitaksyal şeması; b) mikro-LED epitaksyal filmi; c) mikro-LED çip yapısı; d) İletişim elektron mikroskobu (TEM) kesit görüntüleri.
Metal-organik kimyasal buhar çöküntüsünün (MOCVD) epitaksyal yapısı, 100nm N tipi alüminyum galyum nitrit (n-AlGaN) taşıyıcı difüzyon/genişleme katmanı (CSL), 2μm n-GaN temas katmanı içerir.100nm düşük silane kasıtlı olmayan doping (u-) GaN yüksek elektron hareketliliği tabakası, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN gerginlik salıverme katmanı (SRL), 6x(2.5nm/10nm) mavi InGaN/GaN çok kuantumlu kuyusu, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN Elektron Bariyer katmanı (EBL),80nm P-gan delik enjeksiyon tabakası ve 2nm ağır doped p +-GaN temas tabakası.
Bu malzemeler, 10μm çapında ve indiyum teneke oksit (ITO) şeffaf temas ve silikon dioksit (SiO2) yan duvar pasivasyonu ile LED'lere dönüştürüldü.
Heteroepitaxial GaN/safir şablonunda üretilen yongalar büyük bir performans farkı göstermektedir.yoğunluk ve en yüksek dalga uzunluğu çip içindeki konuma bağlı olarak çok değişir.10A/cm2'lik bir akım yoğunluğunda safir üzerindeki yonga, merkez ve kenar arasında 6.8nm dalga boyunda bir kayma gösterdi.Biri diğerinden sadece yüzde 76 daha güçlü..
Kendi kendini destekleyen GaN üzerinde yapılan yongalar için dalga boyu değişimi 2.6nm'ye düşürülür ve iki farklı yonganın dayanıklılık performansı daha benzerdir.Araştırmacılar dalga boyu tekdüzelik değişikliğini homojen ve heterojen yapılardaki farklı stres durumlarına atfederler.: Raman spektroskopisi, sırasıyla 0,023 GPa ve 0,535 GPa kalıntı gerginlikleri gösterir.
Katot luminesansı, heteroepitaksyal plakaların çıkma yoğunluğunun yaklaşık 108/cm2 olduğunu, homoepitaksyal plakaların ise yaklaşık 105/cm2 olduğunu göstermektedir."Daha düşük dislokasyon yoğunluğu sızıntı yolunu en aza indirebilir ve ışık verimliliğini artırabilir.Araştırma ekibi şöyle dedi.
Heteroepitaxial yongalarla karşılaştırıldığında, homoepitaxial LED'in ters sızıntı akımı azalmış olsa da, ileri kayıtsızlık altında mevcut yanıt da azalmıştır.Kendini destekleyen Gans çipleri daha yüksek dış kuantum verimliliğine (EQE) sahiptir.Bir durumda % 14'e, safir şablonları üzerindeki çipler için % 10'a kıyasla.İki çipin iç kuantum verimliliği (IQE) 73%2 ve %60,8'dir.
Simülasyon çalışmalarına dayanarak, 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)Özellikle, homoepitaksi daha ince bir bariyer ve keskin bir arayüz elde ederken, heteroepitaksi ile elde edilen aynı yapılar TEM incelemesi altında daha bulanık bir profil gösterir.
Şekil 2: Çok kuantumlu kuyu bölgesinin iletim elektron mikroskop görüntüleri: a) orijinal ve optimize edilmiş homoepitaksi yapıları ve b) heterojen epitaksi ile gerçekleştirilen optimize edilmiş yapılar.c) Homogen epitaksiyel mikro LED çipinin dış kuantum verimliliği, d) homojen epitaksyal mikro-LED çipinin akım-gerilim eğrisi.
Daha ince bariyer kısmen dislokasyon etrafında kolayca oluşabilecek V şekilli çukurları taklit eder. Heteroepitaxial LED'lerde, V şekilli çukurların yararlı performans etkileri olduğu bulunmuştur.Işık alanına daha iyi delik enjeksiyonu gibi., kısmen V şeklindeki çukurların etrafındaki çok kuantumlu kuyu yapısında incelenme bariyeri nedeniyle.
Enjeksiyon akım yoğunluğu 10A/cm2 olduğunda, homojen epitaksiyal LED'in dış kuantum verimliliği %7,9'dan %14,8'e çıkar.10μA akımı çalıştırmak için gereken voltaj 2'den 2'ye düşürüldü..78V'den 2.55V'ye.
ZMSH GaN wafer için çözeltme
Yüksek hızlı, yüksek sıcaklık ve yüksek güçle işleme yeteneğine olan artan talep, yarı iletken endüstrisini yarı iletken olarak kullanılan malzemelerin seçimini yeniden düşünmeye zorladı.
Çeşitli daha hızlı ve daha küçük bilgisayar cihazları ortaya çıktıkça, silikon kullanımı Moore Yasası'nı sürdürmeyi zorlaştırıyor.Bu yüzden GaN yarı iletken levha ihtiyacı için yetiştirilmiştir.
Eşsiz özellikleri nedeniyle (yüksek maksimum akım, yüksek kırılma voltajı ve yüksek anahtarlama frekansı), Gallium Nitride GaN- Evet.Geleceğin enerji sorunlarını çözmek için seçilen eşsiz malzeme. GaN tabanlı sistemler daha yüksek güç verimliliğine sahiptir, böylece güç kaybını azaltır, daha yüksek frekansta geçiş yapar, böylece boyut ve ağırlığı azaltır.
