美国加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的隧道结微米级蓝色发光二极管(TJμLED)具有迄今为止记录的最高性能。
研究人员在蓝宝石上使用了商用蓝色LED材料作为TJ结构过度生长的模板。还生产了没有InGaN夹层的样品和SAG生产的结构。快速热退火重新激活p型掺杂。SAG工艺涉及二氧化硅柱的创建,在重新激活退火之前将其除去。通过热退火分解p-GaN中的Mg-H络合物并去除氢原子是激活p-GaN的关键点,最后进行LED的制造。
在隧道结中具有3nm n-InGaN中间层的SAG和非SAG器件对于高达100μm的器件实现了合理均匀的光输出强度。该团队注意到参考TJμLED的发光图像不一致,边缘处的电发光(EL)强度更高,而EL强度更暗在中心区域。
InGaN TJ和SAG InGaN TJ之间的差异体现在Vf性能上,SAG工艺可产生较低的值,该值可维持到100μm的尺寸。Vf较低意味着对于给定的电流注入,输入功率较低,从而提高了效率。
SAG InGaN TJ的3.08V至3.25V之间的变化要小得多。通过SAG孔增强的氢向外扩散解释了性能的提高。来自同一外延晶片的具有ITO接触的μLED的Vf在2.93V至2.97V之间变化,并且取决于尺寸。
研究人员比较了具有和不具有SAG增强功能的InGaN TJμLED的外部量子效率(EQE)。在同一晶片上生产了具有ITO触点的LED。器件尺寸均为100μm。ITO触点在20A/cm2时,EQE为48%,SAG InGaN TJ为54%,普通的InGaN TJ则为50%。研究人员认为EQE的增加是由于透明性、电流扩散和光提取效率的提高。
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