science >> Wetenschap >  >> Fysica

Grootte-effect van AlGaInP rode micro-LED's op siliciumsubstraat

Processtroom van rode verticale micro-LED's op Si-substraat:(a) afzetting van verschillende metaallagen op Si-wafer, (b) afzetting van verschillende metaallagen op de epitaxiale wafer, (c) binding, (d) scheiding van GaAs-substraat van de LED-structuur, (e) het blootstellen van de n-GaAs-laag, (f) inductief gekoppeld plasma-etsen en depositie van metalen elektroden. Scanning-elektronenmicroscoopbeelden van verschillende chipgroottes worden getoond:(g) 160 µm, (h) 80 µm, (i) 40 µm, (j) 20 µm en (k) 10 µm. De vergroting verschilt per afbeelding. De witte stippellijn is het LED-lichtuitstralende gebied. Sub. = substraat. MQW = multiquantumbron. Credit:Resultaten in natuurkunde (2022). DOI:10.1016/j.rinp.2022.105449

Micro-LED's zijn op veel gebieden gebruikt vanwege hun superieure prestaties, zoals microdisplays, communicatie met zichtbaar licht, optische biochips, draagbare apparaten en biosensoren. Het verkrijgen van een hoge resolutie en een hoge pixeldichtheid is een van de belangrijkste technische uitdagingen bij het werken met micro-LED-arrayschermen, omdat het steeds kleinere chipformaten en pixelafstanden vereist.

In een studie gepubliceerd in Results in Physics , onderzocht een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Liang Jingqiu van het Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen het grootte-effect van aluminium gallium indium fosfide (AlGaInP) rode micro-LED's op siliciumsubstraat.

De onderzoekers gebruikten een etsformule met weinig schade en siliciumsubstraten met een betere warmteafvoer om de lichtabsorptie-eigenschappen van GaAs-substraten te vermijden.

Experimentele resultaten tonen aan dat kleinere micro-LED's een kleinere lekstroom en grotere serieweerstand hebben en een hogere stroomdichtheid kunnen weerstaan ​​zonder het stroomverdringingseffect.

Vanwege de grotere omtrek-tot-oppervlakteverhouding van kleine micro-LED's, neemt niet-stralingsrecombinatie toe, wat leidt tot een lagere externe kwantumefficiëntie. Maar kleinere micro-LED's kunnen het probleem van de hoge stroomefficiëntie verminderen.

Bovendien hebben kleinere micro-LED's (<80 m) door een betere warmteafvoer onder een hoge injectiestroom een ​​kleinere centrale golflengteverschuiving.

Het is vermeldenswaard dat de gemeten lokale minimale ideale factor consistent is voor verschillende chipgroottes. Dit geeft aan dat het grootte-effect veroorzaakt door procestechnologie kan worden onderdrukt door zijwandbehandeling.

Bij constante stroomdichtheid is de rand van de kleinere micro-LED-chip helderder, omdat de stroomspreidingslengte van de kleinere micro-LED relatief groot is, wat resulteert in een hogere stroomdichtheid aan de grens.

AlGaInP rode micro-LED's bereid op siliciumsubstraat met een etsformule met lage schade kunnen het grootte-effect dat door het proces wordt veroorzaakt, onderdrukken. Deze experimentele resultaten vormen een belangrijke basis voor het ontwerp en de fabricage van rode micro-LED's met verschillende pixelgroottes. + Verder verkennen

Door kubiek te gaan halveren de efficiëntiedaling in InGaAlN light-emitting diodes