자부장 GaN에 기반한 마이크로 LED
중국 연구자들은 자급자족 (FS) 인 갈륨 나이트라이드 (GaN) 를 소형 광발광 다이오드 (LED) 의 기판으로 사용하는 것의 이점을 탐구하고 있습니다. [Guobin Wang et al, Optics Express,v32, p31463, 2024].연구팀은 최적화된 인디엄 갈륨 나이트라이드 (InGaN) 다량 우물 (MQW) 구조를 개발했으며, 낮은 주입 전류 밀도 (약 10A/cm2) 및 낮은 드라이브 전압에서 더 잘 작동합니다., 증강현실 (AR) 및 가상현실 (VR) 설비에 사용되는 고급 마이크로 디스플레이에 적합합니다.자급자족하는 G의 더 높은 비용은 효율성 향상으로 보상 될 수 있습니다..
연구원은 중국 과학 기술 대학, 수저우 나노 기술 및 나노 바이오닉스 연구소, Jiangsu 3세대 반도체 연구소,난징 대학교수저우 대학과 수저우 나웨이 테크놀로지 회사연구팀은 이 마이크로-LED가 초고 픽셀 밀도 (PPI) 소미크론 또는 나노미터 LED 구성을 가진 디스플레이에 사용될 것으로 예상됩니다..
연구자들은 자부장 GaN 템플릿과 GaN/ 사파이어 템플릿 (그림 1) 에서 제조된 마이크로 LED의 성능을 비교했습니다.
그림 1: (a) 마이크로 LED 부지계; (b) 마이크로 LED 부지 필름; (c) 마이크로 LED 칩 구조; (d) 전송 전자 현미경 (TEM) 가로 절단 이미지.
금속 유기화학 증기 퇴적 (MOCVD) 에피타시얼 구조는 100nm N형 알루미늄 갈륨 나이트라이드 (n-AlGaN) 운반기 확산/확대층 (CSL), 2μm n-GaN 접촉층을 포함한다.100nm 낮은 실라인 의도하지 않은 도핑 (u-) GaN 높은 전자 이동성 층, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN 스트레인 풀리 레이어 (SRL), 6x(2.5nm/10nm) 블루 InGaN/GaN 멀티 퀀텀 웰, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN 전자 장벽 레이어 (EBL),80nm P-gan 구멍 주입 층과 2nm 가량 도핑 된 p+-GaN 접촉 층.
이 재료들은 10μm 지름의 LED로 만들어졌으며, 인디엄 틴 옥시드 (ITO) 투명한 접촉과 실리콘 이산화 (SiO2) 측면 벽 소화로 만들어졌습니다.
헤테로 에피타시얼 GaN/사피어 템플릿에서 제조된 칩은 큰 성능 차이를 보여줍니다. 특히,강도와 피크 파장은 칩 내 위치에 따라 크게 달라집니다.10A/cm2의 전류 밀도에서, 사피어의 칩은 중심과 가장자리 사이에 6.8nm의 파장 이동을 보여주었습니다.한 쪽은 다른 쪽보다 76%만 강합니다..
자부지원 GaN로 만들어진 칩의 경우 파장 변이가 2.6nm로 줄어들고 두 개의 다른 칩의 강도 성능은 더 비슷합니다.연구자들은 동질적이고 이질적인 구조의 다른 스트레스 상태에 파장 균일성 변화를 부여합니다.: 라만 분광학은 0.023GPa와 0.535GPa의 잔류 스트레스를 나타냅니다.
카토드 발광은 헤테로 에피타시얼 플레이트의 굴절 밀도가 약 108/cm2이고 호모 에피타시얼 플레이트의 밀도는 약 105/cm2임을 보여줍니다."더 낮은 굴절 밀도는 누출 경로를 최소화하고 빛 효율을 향상시킬 수 있습니다"라고 연구팀은 말했습니다.
헤테로 에피타시얼 칩과 비교하면, 호모 에피타시얼 LED의 역 누출 전류가 감소하지만, 전향 편향 아래의 전류 반응도 감소합니다.자동 지원 G의 칩은 더 높은 외부 양자 효율 (EQE) 을 가지고 있습니다: 한 경우 14%와 사파이어 템플릿의 칩의 10%에 비해 10K와 300K (실온) 에서 광 발광 성능을 비교함으로써두 칩의 내부 양자 효율 (IQE) 은 73각각 0.2%와 60.8%입니다.
시뮬레이션 결과로 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)특히, homoepitaxy는 더 얇은 장벽과 날카로운 인터페이스를 달성하지만, heteroepitaxy에서 달성 된 동일한 구조는 TEM 검사에서 더 흐릿한 프로필을 보여줍니다.
그림 2: 멀티 양자 우물 지역의 전송 전자 현미경 이미지: a) 원본 및 최적화된 호모 에피타시 구조, b) 이질적인 에피타시에서 구현된 최적화된 구조.c) 동질적 인 대동성 마이크로 LED 칩의 외부 양자 효율성, d) 균일 인 엑시얼 마이크로 LED 칩의 전류-전압 곡선.
더 얇은 장벽은 부분적으로 부착 주위에서 쉽게 형성 될 수있는 V 모양의 덩어리를 시뮬레이션합니다. heteroepitaxial LED에서 V 모양의 덩어리는 유익한 성능 효과를 가지고 있다는 것이 밝혀졌습니다.빛나는 영역에 구멍 주입을 개선하는 것과 같은, 부분적으로 V 모양의 웅덩이를 둘러싼 멀티 양자 우물 구조의 희소화 장벽으로 인해.
주입 전류 밀도가 10A/cm2일 때, 균일한 대각선 LED의 외부 양자 효율은 7.9%에서 14.8%로 증가합니다.10μA 전류를 구동하는 데 필요한 전압은 2에서 감소했습니다.78V에서 2.55V까지
ZMSH GaN 웨이퍼 용액
고속, 고온 및 높은 전력 처리 능력에 대한 증가하는 수요는 반도체 산업이 반도체로 사용되는 재료의 선택에 대해 다시 생각하게했습니다.
더 빠르고 작은 컴퓨터 장치가 생겨나면서 실리콘의 사용은 무어의 법칙을 유지하는 것을 어렵게 만듭니다.그래서 GaN 반도체 웨이퍼는 필요에 의해 성장.
그 독특한 특성 (높은 최대 전류, 높은 분해 전압, 높은 스위치 주파수) 때문에 갈륨 질소 GaN는의미래의 에너지 문제를 해결하기 위한 선택의 독특한 재료입니다. GaN 기반 시스템은 더 높은 전력 효율을 가지고, 따라서 전력 손실을 줄이고, 더 높은 주파수로 전환하여 크기와 무게를 줄입니다..
