美國UCSB一直在使用氮化鎵多孔化工藝來增加氮化銦鎵(InGaN)微米級(jí)發(fā)光二極管(μLED)的波長。多孔GaN的剛性較差,因此覆蓋InGaN的“偽襯底”(PS)層的應(yīng)變較小。
疏松的InGaN通過“成分拉動(dòng)效應(yīng)”增加了再生長過程中的銦吸收,形成了更高的銦含量層,從而產(chǎn)生了更長的發(fā)射波長。這項(xiàng)工作有助于產(chǎn)生發(fā)射綠色光(500-565nm)甚至發(fā)射橙色(590-625nm)的器件。
對(duì)于InGaNμLED,UCSB團(tuán)隊(duì)在c面藍(lán)寶石上進(jìn)行MOCVD。GaN層使用三甲基鎵作為金屬前驅(qū)體,而InGaN使用三乙基鎵和三甲基銦。用于n型導(dǎo)電性的硅摻雜來自乙硅烷(Si2H6)。將由該材料制成的2mmx2mm的管芯干法蝕刻成尺寸為8μmx8μm到20μmx20μm的正方形瓷磚。對(duì)該多孔材料進(jìn)行MOCVD再生長,產(chǎn)生LED結(jié)構(gòu)。
該團(tuán)隊(duì)首先研究了具有4%mx4μm面積的LED的平均發(fā)光波長(EL),這些尺寸的LED具有銦含量為4%的基礎(chǔ)InGaN層。隨著瓦片變小,波長發(fā)生紅移。發(fā)射波長在很大程度上與μLED臺(tái)面尺寸無關(guān),沒有明顯的趨勢。在100A / cm2時(shí),器件的外部量子效率(EQE)小于0.44%,最大值來自20μm瓷磚上最大的μLED。較大的μLED的效率更高,表明通過表面重組效應(yīng)會(huì)從有源區(qū)域的周邊損失。
研究小組還發(fā)現(xiàn)與發(fā)出綠色光的μLED相比,隨著n-InxGa1-xN基層中銦成分的增加以及發(fā)出橙色光的μLED的量子阱的增加,v缺陷形成的增強(qiáng)導(dǎo)致引入了很多泄漏途徑。這導(dǎo)致橙色μLED的泄漏電流增強(qiáng)。盡管發(fā)橙光器件的EQE很少,但證明了該技術(shù)在制造應(yīng)變松弛型色彩可調(diào)μLED方面的潛力。
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