Estrutura Epi de LED azul GaN à base de safira

Atualmente, na preparação de LEDs azuis, os materiais de nitreto de gálio (GaN) geralmente são cultivados por meio de heteroepitaxia. Em LEDs comerciais baseados em GaN, a maioria deles usa safira como material de substrato para o crescimento epitaxial. Há uma lacuna de banda no semicondutor de nitreto de gálio, e os comprimentos de onda podem ser facilmente deslocados do verde para o azul pela adição de índio (mudança para comprimentos de onda mais longos) ou alumínio (mudança para comprimentos de onda mais curtos). Os parâmetros do LED azulGaN epitaxia on patterned sapphire substrate from Ganwafer are shown as follows:

Especificação de Wafer Epi-on-Sapphire LED GaN de 4 polegadas

GANW220421-GOSLED

2. Desempenho do LED GaN-on-Safira

O desempenho do LED de nitreto de gálio tem principalmente duas vantagens, a saber, a eficiência quântica interna (IQE) da região ativa e a alta eficiência de extração de luz. O resultado da baixa eficiência quântica interna é afetado pela alta densidade de deslocamento de fio (TD) de filmes LED GaN crescidos em hetero-substratos. TDs são materiais metálicos que formam caminhos de difusão de elétrons na camada ativa. Devido à localização mais fraca da matriz, a eficiência de emissão de luz é mais sensível ao centro de recombinação não radioativo do TD quando o comprimento de onda de emissão é encurtado. A fim de melhorar a eficiência de extração de luz do LED baseado em GaN, várias soluções são sugeridas abaixo.

3. Como melhorar a eficiência de extração de luz do LED azul GaN?

Atualmente, as principais maneiras de melhorar a eficiência quântica externa de dispositivos LED no GaN-on-Sapphire são o refletor de Brag distribuído (DBR), a decolagem do laser de substrato (LLO), a mudança da geometria do LED e o flip chip (Flip Chip), a superfície rugosidade, cristal fotônico, plasmon de superfície e uso de microestrutura de chip, etc.

Pegue o cristal fotônico, por exemplo. O uso de cristais fotônicos para melhorar a eficiência de extração de LED tem as vantagens de processo simples e alta eficiência de extração de luz, por isso tornou-se um dos pontos de pesquisa para melhorar a eficiência quântica externa de LEDs, como o Micro LED. Existem dois mecanismos principais para melhorar a eficiência de extração de luz dos LEDs:

(1) Mecanismo de difração, que é usado principalmente em estruturas cristalinas fotônicas com constantes de rede relativamente grandes;

(2) Mecanismo de intervalo de banda, é a condição de intervalo de banda na qual a constante de rede atinge o comprimento de onda do LED GaN

Em termos de cristal fotônico, existem três métodos principais atualmente adotados para melhorar a eficiência de extração de luz da estrutura do LED GaN:

Uma delas é fabricar uma estrutura bidimensional na superfície do material GaN tipo p ou camada de óxido de índio-estanho (ITO) para melhorar a eficiência de extração de luz do dispositivo;

A outra é usar a superfície inferior do substrato de safira, criando uma estrutura semelhante a uma matriz de lentes para melhorar a eficiência de extração de luz da superfície inferior do LED GaN;

A terceira é fazer uma estrutura bidimensional em um substrato de safira PSS e, em seguida, crescer o wafer GaN LED para fazer dispositivos relacionados.

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