InGaN薄膜因其宽带隙可调的优点,在可见光领域内拥有广漠的应用远景,用于Micro LED全彩显示是其中最有潜力的应用之一,未来的智能手机、手表、虚拟现实眼镜等小尺寸显示屏都将受益于Micro LED手艺。
现在Micro LED手艺正面临两大挑战,首先是人人熟知的实现巨量转移手艺异常难题,另一个就是缺乏高效可靠的红光Micro LED芯片。现在的红光LED是由AlGaInP质料制成,在正常芯片尺寸下,其效率高达60%以上。然而,当芯片尺寸缩小到微米量级时,其效率会急剧降低到1%以下。此外,AlGaInP质料较差的力学性能给巨量转移增添了新的难题,由于巨量转移要求质料具有优越的机械强度,以制止在芯片抓取和放置过程中泛起开裂。
InGaN质料在具有较好机械稳定性和较短空穴扩散长度的同时,又与InGaN基绿光、蓝光Micro LED兼容,是红光Micro LED的较佳选择。然而,InGaN基红光量子阱存在严重的铟偏析问题,这将导致红光量子阱中的非辐射复合增添,从而引起效率降低。在已往20年的研究中,InGaN基红光LED功率转换效率不足2.5%。铟偏析问题严重阻碍了InGaN基红光LED的生长。因此,若何解决铟偏析问题是获得高效InGaN基红光LED的要害。
克日,南昌大学的江风益院士课题组在Photonics Research  2020年第8卷第11期上展示了他们最新研制的高光效InGaN基橙-红光LED效果。

(a) 高光效橙光LED外延质料结构示意图

(b) 其断面TEM测试效果

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此项工作基于硅衬底氮化镓手艺,引入了铟镓氮红光量子阱与黄光量子阱交替生长方式,并连系V形坑手艺,从而大幅缓解了红光量子阱中高In组分偏析问题。再依据V形p-n结和量子阱带隙工程大幅提升了红光量子阱中的辐射复合速率。
使用该手艺乐成制备了一系列高效的InGaN基橙-红光LED。当发光波长分别为594、608和621 nm时,其功率转换效率分别为30.1% 、24.0%以及 16.8%,光效相较于以往报道的相同波段InGaN基LED效果整体提高了约十倍。
研究人员以为,该项手艺在未来另有较大的提高空间,同时该团队的实验效果也证明了InGaN质料在制作显示应用的红光像素芯片上将有伟大潜力和美好远景。(新闻来源:爱光学,封面图源:拍信网)

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