美國加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)生長的隧道結微米級藍色發光二極管(TJμLED)具有迄今為止記錄的最高性能。
研究人員在藍寶石上使用了商用藍色LED材料作為TJ結構過度生長的模板。還生產了沒有InGaN夾層的樣品和SAG生產的結構。快速熱退火重新激活p型摻雜。SAG工藝涉及二氧化硅柱的創建,在重新激活退火之前將其除去。通過熱退火分解p-GaN中的Mg-H絡合物并去除氫原子是激活p-GaN的關鍵點,最后進行LED的制造。
在隧道結中具有3nm n-InGaN中間層的SAG和非SAG器件對于高達100μm的器件實現了合理均勻的光輸出強度。該團隊注意到參考TJμLED的發光圖像不一致,邊緣處的電發光(EL)強度更高,而EL強度更暗在中心區域。
InGaN TJ和SAG InGaN TJ之間的差異體現在Vf性能上,SAG工藝可產生較低的值,該值可維持到100μm的尺寸。Vf較低意味著對于給定的電流注入,輸入功率較低,從而提高了效率。
SAG InGaN TJ的3.08V至3.25V之間的變化要小得多。通過SAG孔增強的氫向外擴散解釋了性能的提高。來自同一外延晶片的具有ITO接觸的μLED的Vf在2.93V至2.97V之間變化,并且取決于尺寸。
研究人員比較了具有和不具有SAG增強功能的InGaN TJμLED的外部量子效率(EQE)。在同一晶片上生產了具有ITO觸點的LED。器件尺寸均為100μm。ITO觸點在20A/cm2時,EQE為48%,SAG InGaN TJ為54%,普通的InGaN TJ則為50%。研究人員認為EQE的增加是由于透明性、電流擴散和光提取效率的提高。
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