美国高校研究人员改善了氮化镓Micro LED的MOCVD隧道结

By | 2020年7月25日

  比来,美国加州年夜学圣塔芭芭拉分校(UCSB)宣称具备经过金属无机化学气相堆积法成长的具备内涵地道结(TJ)的氮化镓(GaN)基微型发光二极管(μLED)的最低正向电压(
MOCVD)[Panpan Li等人,Optics
Express,第28卷,第18707页,2020年]。该电压仅略高于应用铟锡氧化物(ITO)通明导电电极的电压。

  UCSB团队应用抉择性区域成长(SAG)技巧来创立带有穿孔的地道结层。TJ中的穿孔孔用于正在退火时期开释氢,以激死结的上层p-GaN层。氢钝化p-GaN的镁受体能级,克制其捕捉电子的才能并正在价带中孕育发生空穴。虽然能够应用份子束内涵(MBE)来防止GaN
TJ构造中的氢,但MOCVD正在制作中是优选的。

  业界在寻求正在各类使用中应用Micro
LED:“本文提到了可穿戴设施,年夜面积显示器,加强事实(AR)以及虚构事实(VR)和高速可见光通讯(VLC)”。
。μLED比液晶显示器(LCD)或无机LED的潜正在劣势包罗超高分辩率以及更低的功耗。

  与传统的p电极相比,应用TJ构造带来的益处包罗简化制作,改善电流分散以及升高光子排汇率。经过将蓝色/绿色/白色μLED间接集成正在与TJ衔接的级联合构中,能够启用新的设施架构。

  UCSB钻研职员应用正在图案化蓝宝石衬底(PSS)上成长的规范产业蓝氮化铟镓(InGaN)LED内涵晶片,指标发射波长正在440nm左近。抉择性地增加硅掺杂的n
+ -/ n-GaN层,以提供穿孔的地道结。(图1)。


图1:(a)经过SAG的GaN TJμLED的表示图构造; (b)显微镜以及(c)制成的80μmx80μm器件的扫描电子显微镜图象。

  实际上,正在MOCVD工艺以前,先将二氧化硅成长并构图成p-GaN外表上的柱,这为孔穿孔提供了就义构造。而后正在指标硅掺杂浓度辨别为1.5×10 20 /
cm 3以及3×10 18 / cm 3的状况下,正在1000°C下成长n + -以及n-GaN层。

  LED的制作包罗用四氟化硅反响离子进行台面蚀刻,应用缓冲氢氟酸去除了二氧化硅柱,正在氮气中进行700°C退火以从p-GaN中驱除了氢,从7中构成全向反射器对二氧化硅以及五氧化二钽层,和用于触点以及金属焊盘的铝/镍/金堆积。

  应用装置正在银接头上并封装正在硅树脂中的切块设施进行测试。已发现,与不n + -/
n-GaN层穿孔的相似参考MOCVDTJ-μLED相比,正在整个器件上发射的辐射愈加平均。实际上,正在参考器件的边缘处的发射更年夜,这极可能是因为退火进程中氢的侧壁向外分散而至。

  带有穿孔的TJ-μLED的电气功能也很超卓,关于给定的注入电流密度,可提供更严密以及更低的正向电压。相比之下,参考器件正在更年夜的面积上显示出添加的正向电压,这标明正在这些状况下,退火时期氢侧壁向外分散的无效性升高。

  为20A /厘米的正向电压2 3.7V正在100微米:打针约莫线性区域正在参考设施升高2正在10000μm以及4.6V
2。相比之下,相似尺寸的穿孔TJ-μLED正在20A / cm 2下的功能仅正在3.24V以及3.31V之间变动。

  该团队指出,穿孔的TJ-μLED的正向电压仅比正在p-GaN上带有ITO电极的传统μLED的正向电压高0.2-0.3V。钻研职员评论说:“据咱们所知,这些正向电压关于MOCVD成长的TJ的GaN
LED最低,与MBE成长的TJ的GaN LED最低。”


图2:(a)具备SAG以及ITOμLED的TJμLED的各类尺寸下20mA输入功率; (b)40μmx40μm器件的EQE与电流密度的关系

  实际上,穿孔的TJ-μLED正在更高的注入电流下正在光输入功率方面显示出比基于ITO的器件更高的功能(图2)。正在20mA时,正在一切器件尺寸下,输入功率的添加约为10%。

  关于40μmx40μmTJ-μLED,正在注入100A / cm
2时,内部量子效率(EQE)为40%,而相似尺寸的参考器件为35%。钻研职员以为,改良的EQE能够改善穿孔TJ层的光提取。钻研小组说,进一步的踊跃要素多是“改善了TJ的电飘泊布以及缩小了的光排汇”。

编纂:严志祥

起源:里手说