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新型電流阻擋層提升AlGaInP紅光Mini LED性能
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時(shí)間：2024-07-10 16:10:12
在LED領(lǐng)域，技術(shù)的不斷創(chuàng)新是推動(dòng)其發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。近日，武漢大學(xué)周圣軍團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)引人矚目的研究成果，為ALGaInP紅光Mini LED的性能提升帶來了新的突破。
周圣軍團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型的肖特基接觸本征電流阻擋層（Schottky-contact intrinsic current blocking layer (SCBL)）。該阻擋層能夠增強(qiáng)有源區(qū)電流擴(kuò)散，進(jìn)而顯著提高AlGaInP紅光Mini LED的光提取效率(LEE)。
從器件結(jié)構(gòu)及制造工藝流程來看，如上圖（a）和（b）所示，其展現(xiàn)了獨(dú)特的設(shè)計(jì)和精細(xì)的制造過程。通過光學(xué)顯微鏡圖像（c）和（d），能夠清晰觀察到SCBL和基于AlGaInP的紅光垂直結(jié)構(gòu)Mini LED的頂視圖。
研究負(fù)責(zé)人周圣軍介紹，團(tuán)隊(duì)巧妙地利用了氧化銦錫 (ITO) 和 p-GaP之間的肖特基接觸特性，以及ITO和p-GaP+之間的歐姆接觸特性構(gòu)建了SCBL，并通過轉(zhuǎn)移長度法進(jìn)行了有效驗(yàn)證。
SCBL的優(yōu)勢在于能夠有效緩解p電極周圍的電流擁擠狀況，促進(jìn)電流均勻擴(kuò)散，從而顯著提升AlGaInP紅光Mini LED的光提取效率。得益于電流擴(kuò)散和光提取的增強(qiáng)，配備SCBL的Mini LED展現(xiàn)出更為均勻的發(fā)光強(qiáng)度分布，擁有更高的光輸出功率以及外部量子效率 (EQE)。
AlGaInP紅光Mini LED因其自身高亮度、低能耗和長使用壽命等特性，被廣泛應(yīng)用于全彩顯示器中。然而，此前p電極周圍的電流擁擠問題導(dǎo)致電流在有源區(qū)內(nèi)分布不均，同時(shí)有源區(qū)產(chǎn)生的大部分光子被不透明的金屬p電極吸收或反射，使得AlGaInP基Mini LED的光提取效率(LEE)偏低。
為應(yīng)對這一難題，研究人員引入SCBL來優(yōu)化AlGaInP基Mini LED的電流擴(kuò)散和光提取。借助ITO和p-GaP之間的肖特基接觸，SCBL能夠有效阻止p電極周圍的電流擁擠。電流被迫通過p-GaP+歐姆接觸層注入有源區(qū)，避免了不透明金屬p電極對光的吸收和反射。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在20mA電流下，使用SCBL的AlGaInP基Mini LED相較于未使用的，其外部量子效率(EQE)大幅增加，高達(dá)31.8%。這一成果預(yù)示著未來SCBL技術(shù)在高效AlGaInP基紅光Mini LED量產(chǎn)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
值得一提的是，武漢大學(xué)周圣軍團(tuán)隊(duì)在LED研究領(lǐng)域成果豐碩。例如，在深紫外LED領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)在其中引入了AlGaN基超薄隧道結(jié)（26 nm），成功將深紫外LED電光轉(zhuǎn)換效率提升5.5%。在Mini LED領(lǐng)域，通過采用全角度分布式布拉格反射器（Full-angle Distributed Bragg Reflector，DBR），提升了藍(lán)、綠光倒裝Mini LED芯片的性能。在10mA注入電流條件下，基于ITO/DBR的藍(lán)、綠光Mini LED的光輸出功率分別提升了約7.7%、7.3%。
武漢大學(xué)周圣軍團(tuán)隊(duì)的持續(xù)創(chuàng)新和深入研究，為LED領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。相信在未來，他們將取得更多突破性的成果，推動(dòng)LED技術(shù)不斷邁向新的高度，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來更多的可能性和機(jī)遇。
