Størrelseseffekt af AlGaInP røde mikro-LED'er på siliciumsubstrat

Procesflow af røde lodrette mikro-LED'er på Si-substrat:(a) aflejring af forskellige metallag på Si-wafer, (b) aflejring af forskellige metallag på den epitaksiale wafer, (c) binding, (d) adskillelse af GaAs-substrat fra LED-strukturen, (e) blotlæggelse af n-GaAs-laget, (f) induktivt koblet plasmaætsning og aflejring af metalelektroder. Scanningselektronmikroskopbilleder af forskellige chipstørrelser er vist:(g) 160 µm, (h) 80 µm, (i) 40 µm, (j) 20 µm og (k) 10 µm. Forstørrelsen varierer efter billede. Den hvide stiplede linje er det LED-lysemitterende område. Sub. = substrat. MQW = multikvantebrønd. Kredit:Resultater i fysik (2022). DOI:10.1016/j.rinp.2022.105449

Mikro-LED'er er blevet brugt på mange områder på grund af deres overlegne ydeevne, såsom mikroskærme, kommunikation med synligt lys, optiske biochips, bærbare enheder og biosensorer. At opnå høj opløsning og høj pixeltæthed er en af de vigtigste tekniske udfordringer ved at arbejde med mikro-LED-array-skærme, da det kræver mindre og mindre chipstørrelser og pixel-pitch.

I en undersøgelse offentliggjort i Results in Physics , undersøgte en forskergruppe ledet af prof. Liang Jingqiu fra Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) fra det kinesiske videnskabsakademi størrelseseffekten af røde mikro-LED'er af aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) på siliciumsubstrat.

Forskerne brugte en ætsningsformel med lav skade og siliciumsubstrater med bedre varmeafledning for at undgå de lysabsorberende egenskaber af GaAs-substrater.

Eksperimentelle resultater viser, at mindre mikro-LED'er har mindre lækstrøm og større seriemodstand og kan modstå højere strømtæthed uden den aktuelle trængseleffekt.

På grund af det større perimeter-til-areal-forhold af små mikro-LED'er, øges ikke-strålingsrekombinationen, hvilket fører til en lavere ekstern kvanteeffektivitet. Men mindre mikro-LED'er kan afhjælpe problemet med den høje strømeffektivitet.

På grund af en bedre varmeafledning under en høj injektionsstrøm har mindre mikro-LED'er (<80 μm) desuden en mindre centerbølgelængdeforskydning.

Det er værd at bemærke, at den målte lokale minimumsidealfaktor er konsistent for forskellige chipstørrelser. Dette indikerer, at størrelseseffekten forårsaget af procesteknologi kan undertrykkes ved sidevægsbehandling.

Under betingelsen med konstant strømtæthed er kanten af den mindre mikro-LED-chip lysere, fordi den aktuelle spredningslængde af den mindre mikro-LED er relativt stor, hvilket resulterer i højere strømtæthed ved grænsen.

AlGaInP røde mikro-LED'er fremstillet på siliciumsubstrat med ætsningsformel med lav skade kan undertrykke størrelseseffekten forårsaget af processen. Disse eksperimentelle resultater udgør et vigtigt grundlag for design og fremstilling af røde mikro-LED'er med forskellige pixelstørrelser. + Udforsk yderligere

At gå kubisk halverer effektivitetsfaldet i InGaAlN lysemitterende dioder

Sidste artikelFejlfri kvanteberegning bliver virkelig

Næste artikelForskere indser gastrykafhængig luminescens