Saphirbasierte blaue LED-GaN-Epi-Struktur

Derzeit werden bei der Herstellung von blauen LEDs üblicherweise Galliumnitrid (GaN)-Materialien mittels Heteroepitaxie aufgewachsen. Bei kommerziellen GaN-basierten LEDs verwenden die meisten von ihnen Saphir als Substratmaterial für das epitaktische Wachstum. Es gibt eine Bandlücke im Galliumnitrid-Halbleiter, und Wellenlängen können leicht von Grün nach Blau verschoben werden, indem Indium (Verschiebung zu längeren Wellenlängen) oder Aluminium (Verschiebung zu kürzeren Wellenlängen) hinzugefügt wird. Die Parameter der blauen LEDGaN-Epitaxie on patterned sapphire substrate from Ganwafer are shown as follows:

1. 4-Zoll-LED-GaN-Epi-on-Sapphire-Wafer-Spezifikation

GANW220421-GOSLED

2. Leistung einer GaN-auf-Saphir-LED

Die Leistung der Galliumnitrid-LED hat hauptsächlich zwei Vorteile, nämlich die interne Quanteneffizienz (IQE) des aktiven Bereichs und die hohe Lichtextraktionseffizienz. Das Ergebnis der niedrigen internen Quanteneffizienz wird durch die hohe Fadenversetzungsdichte (TD) von auf Heterosubstraten gewachsenen LED-GaN-Filmen beeinflusst. TDs sind Metallmaterialien, die Elektronendiffusionspfade in die aktive Schicht bilden. Aufgrund der schwächeren Matrixlokalisierung ist die Lichtemissionseffizienz empfindlicher für das nicht-radioaktive Rekombinationszentrum der TD, wenn die Emissionswellenlänge verkürzt wird. Um die Lichtextraktionseffizienz von GaN-basierten LEDs zu verbessern, werden unten mehrere Lösungen vorgeschlagen.

3. Wie kann die Lichtextraktionseffizienz von GaN Blue LED verbessert werden?

Gegenwärtig sind die Hauptwege zur Verbesserung der externen Quanteneffizienz von LED-Geräten auf GaN-auf-Saphir verteilter Brag-Reflektor (DBR), Substrat-Laser-Lift-Off (LLO), Änderung der LED-Geometrie und Flip-Chip-Oberfläche (Flip-Chip). Aufrauen, photonischer Kristall, Oberflächenplasmon und die Verwendung von Chip-Mikrostrukturen usw.

Nehmen Sie zum Beispiel den photonischen Kristall. Die Verwendung von photonischen Kristallen zur Verbesserung der Extraktionseffizienz von LEDs hat die Vorteile eines einfachen Prozesses und einer hohen Lichtextraktionseffizienz, sodass sie zu einem der Forschungsschwerpunkte zur Verbesserung der externen Quanteneffizienz von LEDs, wie z. B. Micro-LED, geworden ist. Es gibt zwei Hauptmechanismen zur Verbesserung der Lichtextraktionseffizienz von LEDs:

(1) Beugungsmechanismus, der hauptsächlich in photonischen Kristallstrukturen mit relativ großen Gitterkonstanten verwendet wird;

(2) Bandlückenmechanismus, es ist die Bandlückenbedingung, bei der die Gitterkonstante die GaN-LED-Wellenlänge erreicht

In Bezug auf photonische Kristalle gibt es derzeit drei Hauptmethoden zur Verbesserung der Lichtextraktionseffizienz der GaN-LED-Struktur:

Eine besteht darin, eine zweidimensionale Struktur auf der Oberfläche des p-leitenden GaN-Materials oder der Indium-Zinn-Oxid-(ITO-)Schicht herzustellen, um die Lichtextraktionseffizienz der Vorrichtung zu verbessern;

Die andere besteht darin, die untere Oberfläche des Saphirsubstrats zu verwenden, wodurch eine linsenarrayähnliche Struktur entsteht, um die Lichtextraktionseffizienz der unteren LED-GaN-Oberfläche zu verbessern;

Die dritte besteht darin, eine zweidimensionale Struktur auf einem PSS-Saphirsubstrat herzustellen und dann einen GaN-LED-Wafer zu züchten, um entsprechende Geräte herzustellen.

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