Micro LED新突破,江風益院士團隊大幅提升橙-紅光LED發(fā)光性能

作者 | 發(fā)布日期 2020 年 11 月 25 日 14:22 | 分類 Micro LED

InGaN薄膜因其寬帶隙可調(diào)的優(yōu)點,在可見光領(lǐng)域內(nèi)擁有廣闊的應(yīng)用前景,用于Micro LED全彩顯示是其中最有潛力的應(yīng)用之一,未來的智能手機、手表、虛擬現(xiàn)實眼鏡等小尺寸顯示屏都將受益于Micro LED技術(shù)。

目前Micro LED技術(shù)正面臨兩大挑戰(zhàn),首先是大家熟知的實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)非常困難,另一個就是缺乏高效可靠的紅光Micro LED芯片。目前的紅光LED是由AlGaInP材料制成,在正常芯片尺寸下,其效率高達60%以上。然而,當芯片尺寸縮小到微米量級時,其效率會急劇降低到1%以下。此外,AlGaInP材料較差的力學性能給巨量轉(zhuǎn)移增加了新的困難,因為巨量轉(zhuǎn)移要求材料具有良好的機械強度,以避免在芯片抓取和放置過程中出現(xiàn)開裂。

InGaN材料在具有較好機械穩(wěn)定性和較短空穴擴散長度的同時,又與InGaN基綠光、藍光Micro LED兼容,是紅光Micro LED的較佳選擇。然而,InGaN基紅光量子阱存在嚴重的銦偏析問題,這將導(dǎo)致紅光量子阱中的非輻射復(fù)合增加,從而引起效率降低。在過去20年的研究中,InGaN基紅光LED功率轉(zhuǎn)換效率不足2.5%。銦偏析問題嚴重阻礙了InGaN基紅光LED的發(fā)展。因此,如何解決銦偏析問題是獲得高效InGaN基紅光LED的關(guān)鍵。

近日,南昌大學的江風益院士課題組在Photonics Research? 2020年第8卷第11期上展示了他們最新研制的高光效InGaN基橙-紅光LED結(jié)果。

(a) 高光效橙光LED外延材料結(jié)構(gòu)示意圖
(b) 其斷面TEM測試結(jié)果

此項工作基于硅襯底氮化鎵技術(shù),引入了銦鎵氮紅光量子阱與黃光量子阱交替生長方法,并結(jié)合V形坑技術(shù),從而大幅緩解了紅光量子阱中高In組分偏析問題。再依據(jù)V形p-n結(jié)和量子阱帶隙工程大幅提升了紅光量子阱中的輻射復(fù)合速率。

使用該技術(shù)成功制備了一系列高效的InGaN基橙-紅光LED。當發(fā)光波長分別為594、608和621 nm時,其功率轉(zhuǎn)換效率分別為30.1% 、24.0%以及 16.8%,光效相較于以往報道的相同波段InGaN基LED結(jié)果整體提高了約十倍。

研究人員認為,該項技術(shù)在未來還有較大的進步空間,同時該團隊的實驗結(jié)果也證明了InGaN材料在制作顯示應(yīng)用的紅光像素芯片上將有巨大潛力和美好前景。(來源:愛光學)

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