美國UCSB一直在使用氮化鎵多孔化工藝來增加氮化銦鎵(InGaN)微米級發光二極管(μLED)的波長。多孔GaN的剛性較差,因此覆蓋InGaN的“偽襯底”(PS)層的應變較小。
疏松的InGaN通過“成分拉動效應”增加了再生長過程中的銦吸收,形成了更高的銦含量層,從而產生了更長的發射波長。這項工作有助于產生發射綠色光(500-565nm)甚至發射橙色(590-625nm)的器件。
對于InGaNμLED,UCSB團隊在c面藍寶石上進行MOCVD。GaN層使用三甲基鎵作為金屬前驅體,而InGaN使用三乙基鎵和三甲基銦。用于n型導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。對該多孔材料進行MOCVD再生長,產生LED結構。
該團隊首先研究了具有4%mx4μm面積的LED的平均發光波長(EL),這些尺寸的LED具有銦含量為4%的基礎InGaN層。隨著瓦片變小,波長發生紅移。發射波長在很大程度上與μLED臺面尺寸無關,沒有明顯的趨勢。在100A / cm2時,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會從有源區域的周邊損失。
研究小組還發現與發出綠色光的μLED相比,隨著n-InxGa1-xN基層中銦成分的增加以及發出橙色光的μLED的量子阱的增加,v缺陷形成的增強導致引入了很多泄漏途徑。這導致橙色μLED的泄漏電流增強。盡管發橙光器件的EQE很少,但證明了該技術在制造應變松弛型色彩可調μLED方面的潛力。
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