據(jù)國(guó)外媒體compoundsemiconductor日前報(bào)道，加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UCSB）的研究人員聲稱已首次展示了尺寸小于10μm的基于InGaN的紅色Micro LED。他們的工作包括對(duì)晶圓上外部量子效率（EQE）的測(cè)量-值為0.2%。
該團(tuán)隊(duì)的微型Micro LED將幫助開發(fā)基于這些設(shè)備以及綠色和藍(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高的對(duì)比度，更高的亮度和更快的響應(yīng)時(shí)間。
在發(fā)布UCSB之前，Soitec率先縮小了基于InGaN的紅色Micro LED的規(guī)模，該設(shè)備在2020年報(bào)告了尺寸為50μm的器件。UCSB團(tuán)隊(duì)發(fā)言人Shubhra Pasayat指出，Soitec沒(méi)有給出EQE的數(shù)字。
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：“對(duì)于可行的商業(yè)化，10微米以下的Micro LED非常必要。”
Pasayat認(rèn)為，除了尺寸如此之小之外，Micro LED還需要具有至少2%至5%的EQE才能在顯示器中使用。盡管UCSB團(tuán)隊(duì)距離該目標(biāo)還很遙遠(yuǎn)，但工作尚處于起步階段，可以預(yù)期會(huì)有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。
圖像是在5 A cm -2的驅(qū)動(dòng)電流下拍攝的。
West-coast團(tuán)隊(duì)正在尋求基于InGaN的紅色MicroLED，而不是由AlGaInP和相關(guān)合金制成的紅色MicroLED，因?yàn)楹笳呦盗械某叽缫蕾囉谛式档停@與高表面重組速度和更長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度有關(guān)。除了只能通過(guò)側(cè)壁鈍化部分解決的這個(gè)問(wèn)題之外，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，從而阻礙了基于AlGInP的MicroLED的工作。迄今為止，此類設(shè)備的最 佳結(jié)果是20μm的尺寸。沒(méi)有給出EQE的數(shù)字。
UCSB的成功取決于多孔GaN偽襯底上器件的增長(zhǎng)。該基礎(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。
通過(guò)在MOCVD室中裝入藍(lán)寶石襯底并沉積2μm厚的無(wú)意摻雜的GaN層，然后沉積800 nm厚的硅摻雜的GaN層和100 nm厚的無(wú)意摻雜的帽蓋，開始制造MicroLED。在刻蝕800納米厚的GaN層之前，干法蝕刻定義了11μmx 11μm的瓷磚圖案。
所得的多孔GaN偽襯底為L(zhǎng)ED結(jié)構(gòu)提供了柔順的基礎(chǔ)，該結(jié)構(gòu)具有三個(gè)3 nm厚的In 0.26 Ga 0.74 N量子阱，每個(gè)阱均覆蓋有1.5 nm厚的Al 0.45 Ga 0.55 N帽蓋和11 nm厚的GaN障礙。通過(guò)使用電子束蒸發(fā)在p型層上添加110 nm厚的銦錫氧化物歐姆接觸形成MicroLED，然后轉(zhuǎn)向反應(yīng)離子蝕刻以定義6μmx 6μm的有源區(qū)，并用Al鈍化結(jié)構(gòu)2 O 3，然后添加金屬觸點(diǎn)。
在5 A cm -2下驅(qū)動(dòng)器件時(shí)，晶圓上測(cè)量顯示在646 nm處有一個(gè)峰值。對(duì)于使用相同工藝但在藍(lán)寶石上生產(chǎn)的對(duì)照，在相同的電流密度下，峰值在590 nm處。Pasayat及其同事將發(fā)射波長(zhǎng)的顯著差異歸因于銦在多孔GaN偽襯底上生長(zhǎng)的量子阱中更有效地?fù)饺搿?/span>
在10 A cm -2的驅(qū)動(dòng)下，Micro LED的EQE峰值為0.202％。封裝應(yīng)將這一數(shù)字提高到0.6%以上。將電流提高到100 A cm -2，將光輸出提高到76 nW，對(duì)應(yīng)于2.1 W mm -2－該輸出功率密度剛好超過(guò)尺寸為20μm的最 佳AlGaInP Micro LED。
團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是提高其設(shè)備的EQE。Pasayat表示：“我們正在計(jì)劃改善材料質(zhì)量以及制造步驟，”
