美國大學(xué)研發(fā)出單片集成的三色LED 未來將包含其他不同的顏色組合
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2017-09-13
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基于氮化銦鎵技術(shù)和現(xiàn)有的制造設(shè)施,，應(yīng)變工程可以為微顯示器提供一種可行的方法。
基于銦鎵氮化物（InGaN）多量子阱的應(yīng)變工程,，美國密歇根大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出單片集成的琥珀-綠-藍(lán)色LED（圖1）,。該應(yīng)變工程是通過蝕刻不同直徑的納米柱來實(shí)現(xiàn)。
圖1.各種直徑的納米柱LED陣列自上向下制造示意圖
研究人員希望未來能用635nm光致發(fā)光的量子阱生產(chǎn)出紅-綠-藍(lán)LED,，建筑照明,， LED置換工程， led質(zhì)量,，為基于這種像素LED的微顯示器提供可行的方法,。其他潛在應(yīng)用包括照明、生物傳感器和光遺傳學(xué),。
除了美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的支持外,，裝修照明，三星還為制造和設(shè)備設(shè)計(jì)提供了支持,。研究人員希望開發(fā)出基于現(xiàn)有制造基礎(chǔ)設(shè)施的芯片級(jí)多色LED平臺(tái),。
外延材料通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）在2英寸無圖案藍(lán)寶石上生長。發(fā)光有源區(qū)域由5個(gè)2.5nm InGaN阱組成,，產(chǎn)業(yè)資訊,，由12nm GaN柵極隔開。電子阻擋層和p-接觸層分別由20nm的氮化鋁鎵(p-Al0.2Ga0.8N)和150nm的p-GaN組成,。
使用電子束光刻使納米柱成型,，國內(nèi)資訊，用鎳掩模進(jìn)行混合干濕法蝕刻處理,。大部分蝕刻是干的電感耦合等離子體,，超市照明，濕法蝕刻階段用于實(shí)現(xiàn)最終直徑,， led服裝照明,，并且去除干法蝕刻步驟中的損害。蝕刻深度約為300nm,。在整個(gè)制造過程中,，保護(hù)蝕刻掩模,，3c認(rèn)證，目的是為了保護(hù)p-GaN表面,。
在對(duì)50nm氮化硅進(jìn)行等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）之后,，用旋涂式玻璃對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行平整，室外照明,，LED燈管,，以電隔離n和p-GaN部分。
將平整后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行干式回蝕,，以暴露柱的尖端,。用硝酸溶液除去鎳掩模材料。 p接觸的鎳/金金屬化在空氣中進(jìn)行熱退火,。
設(shè)備的電氣性能在5V反向偏壓下顯示出每像素約3x10-7A的低泄漏,。低泄漏歸因于兩個(gè)因素 - 扁平量子阱提供了低電流擁擠效應(yīng)，以及由應(yīng)變引發(fā)的載流子到納米柱中心的限制,。在較窄的納米柱中由于更大的電流密度造成的下降效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn),，戶外照明，可通過減小應(yīng)變進(jìn)行改善,，恒光電器,照亮您的生活,，ROSH認(rèn)證，因此降低了由于III-氮化物中化學(xué)鍵的電荷極化引起的電場而出現(xiàn)的量子限制“斯塔克效應(yīng)”,。
像素由具有不同直徑,、發(fā)出不同顏色的柱構(gòu)成（圖2）。隨著直徑的增加,，波長變長，變化更大,。研究人員將變化歸因于晶圓上量子阱厚度的變化,。
圖2.（a）從50nm、100nm和800nm直徑的納米柱和薄膜LED像素獲得的藍(lán)色（487nm）,、綠色（512nm）,、橙色（575nm）和琥珀色（600nm）光的室溫電致發(fā)光光譜。（b）采用一維應(yīng)力松弛理論得出的光波長,。（c）各種施加偏置電壓下的主峰位置,。
隨著電壓和電流注入的增加，越來越寬松的窄納米管也顯示較少的波長藍(lán)移,。 800nm直徑納米柱像素的藍(lán)移在2.8V和4V之間為40nm,。這歸功于研究團(tuán)隊(duì)篩選阱中依賴于應(yīng)變的壓電場。
該團(tuán)隊(duì)通過脈沖頻率調(diào)制固定偏置電壓及改變強(qiáng)度,，因此來穩(wěn)定像素的輸出波長,。通過這個(gè)試驗(yàn)表明,，所有像素類型給出了穩(wěn)定的波長和相對(duì)電致發(fā)光強(qiáng)度，酒店led照明,，其與脈沖信號(hào)的占空比呈現(xiàn)幾乎線性地變化,。脈沖寬度為400μs。 脈沖頻率在200Hz和2000Hz之間變化,。（編譯：LED網(wǎng) James）
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