美國(guó)加州大學(xué)研究人員首次展示小于10微米的InGaN基紅色microLED

　　最近，美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究人員首次展示了尺寸小于10微米的InGaN基紅色microLED。他們的工作包括測(cè)量晶圓上外量子效率(EQE)，該值為0.2%?！　?/p>

　　UCSB的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)生產(chǎn)出了黃色和紅色的InGaN LED

　　該團(tuán)隊(duì)對(duì)micro LED的微型化有助于開(kāi)發(fā)基于這些器件以及綠色和藍(lán)色表親的顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由大量微型LED形成的屏幕有望提供更大的對(duì)比度，更高的亮度和更快的響應(yīng)時(shí)間。

　　在UCSB報(bào)告之前，Soitec率先縮小了基于InGaN的紅色microLED，并在2020年推出尺寸為50微米的器件。UCSB團(tuán)隊(duì)發(fā)言人Shubhra Pasayat指出，Soitec沒(méi)有給出EQE。

　　Pasayat認(rèn)為，UCSB團(tuán)隊(duì)設(shè)定的新基準(zhǔn)是一個(gè)重要的里程碑。"為了實(shí)現(xiàn)可行的商業(yè)化，10微米以下的microLED是非常必要的。"

　　Pasayat認(rèn)為，除了這種小尺寸，microLED還需要具有至少2%至5%的EQE才能在顯示器中使用。UCSB團(tuán)隊(duì)距離這一目標(biāo)還差得很遠(yuǎn)，工作也處于起步階段，但是預(yù)期會(huì)有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。

　　西海岸團(tuán)隊(duì)正在尋求基于InGaN的紅色microLED，而不是那些由AlGaInP和相關(guān)合金制成的microLED，因?yàn)楹笳咚诘牟牧舷盗腥菀资艿脚c尺寸相關(guān)的效率降低，這與高表面復(fù)合速度和較長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度有關(guān)。除了這個(gè)只能通過(guò)側(cè)壁鈍化部分解決的問(wèn)題外，由于AlGInP型microLED的載流子在較小的勢(shì)壘高度上泄漏，因此隨著溫度升高，效率會(huì)下降。到目前為止，該類(lèi)器件的最佳結(jié)果是20微米的尺寸。沒(méi)有給出EQE。

　　UCSB的成功取決于多孔GaN偽襯底上器件的生長(zhǎng)。這種基礎(chǔ)具有順應(yīng)性，可減少在基于InGaN的器件中發(fā)出紅光的富銦有源區(qū)中的應(yīng)變。

　　Micro LED的制造始于通過(guò)在MOCVD腔室中加載藍(lán)寶石襯底，并沉積2微米厚的無(wú)摻雜的GaN層，然后是800納米厚的硅摻雜GaN層和100納米厚的無(wú)摻雜蓋帽層。在蝕刻800納米厚的GaN層之前，干法蝕刻給出了11微米 x 11微米的圖案。

　　由此產(chǎn)生的多孔GaN偽襯底為L(zhǎng)ED結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)復(fù)合基礎(chǔ)，該結(jié)構(gòu)具有三周期量子阱3納米厚In0.26Ga0.74N/11 納米厚的GaN+1.5 納米厚的Al0.45Ga0.55N。電子束蒸發(fā)在p型層上沉積110 納米厚的ITO歐姆觸點(diǎn)形成的，然后RIE給出6 μm x 6 μm的有源區(qū)，Al2O3鈍化，然后制備金屬觸點(diǎn)。

　　在5 A cm -2驅(qū)動(dòng)器件時(shí)，測(cè)量顯示在646 納米處有一個(gè)峰值。與相同工藝的在藍(lán)寶石襯底上器件進(jìn)行對(duì)照，在相同的電流密度下，發(fā)光峰值在590 納米處。Pasayat及其同事將發(fā)射波長(zhǎng)的顯著差異歸因于在多孔GaN偽基底上生長(zhǎng)的量子阱中更有效地加入銦。

　　在10 A cm-2的驅(qū)動(dòng)下，MicroLED的EQE峰值為0.202%。封裝應(yīng)將這個(gè)數(shù)字提高到0.6%以上。將電流提高到100 A cm-2，光輸出達(dá)到76 nW，相當(dāng)于2.1 W mm-2，這個(gè)輸出功率密度剛剛超過(guò)了最好的AlGaInP MicroLED，后者的尺寸為20微米。

　　團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是提高器件的EQE。“我們計(jì)劃改善材料質(zhì)量以及制備工藝” Pasayat說(shuō)。