Efeito de tamanho de micro-LEDs vermelhos AlGaInP no substrato de silício

Fluxo de processo de micro-LEDs verticais vermelhos no substrato de Si:(a) deposição de diferentes camadas de metal no wafer de Si, (b) deposição de diferentes camadas de metal no wafer epitaxial, (c) ligação, (d) separação do substrato de GaAs do a estrutura do LED, (e) exposição da camada de n-GaAs, (f) gravação de plasma indutivamente acoplado e deposição de eletrodos metálicos. Imagens de microscópio eletrônico de varredura de diferentes tamanhos de chip são mostradas:(g) 160 µm, (h) 80 µm, (i) 40 µm, (j) 20 µm e (k) 10 µm. A ampliação varia de acordo com a imagem. A linha pontilhada branca é a área de emissão de luz do LED. Sub. = substrato. MQW = poço multiquântico. Crédito:Resultados em Física (2022). DOI:10.1016/j.rinp.2022.105449

Micro-LEDs têm sido usados em muitos campos devido ao seu desempenho superior, como micro-displays, comunicação de luz visível, biochips ópticos, dispositivos vestíveis e biossensores. A obtenção de alta resolução e alta densidade de pixels é um dos principais desafios técnicos de trabalhar com telas de matriz micro-LED, pois requer tamanhos de chip cada vez menores e distâncias de pixel.
Em um estudo publicado em Results in Physics , um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Liang Jingqiu do Instituto Changchun de Óptica, Mecânica Fina e Física (CIOMP) da Academia Chinesa de Ciências investigou o efeito do tamanho de Micro-LEDs vermelhos de alumínio gálio fosfeto de índio (AlGaInP) em substrato de silício.

Os pesquisadores adotaram uma fórmula de gravação de baixo dano e substratos de silício com melhor dissipação de calor para evitar as propriedades de absorção de luz dos substratos de GaAs.

Resultados experimentais mostram que micro-LEDs menores têm menor corrente de fuga e maior resistência em série e podem suportar maior densidade de corrente sem o efeito de aglomeração de corrente.

Devido à maior proporção perímetro-área de micro-LEDs de tamanho pequeno, a recombinação não radiativa aumenta, o que leva a uma menor eficiência quântica externa. Mas micro-LEDs menores podem aliviar o problema da queda de eficiência de alta corrente.

Além disso, devido a uma melhor dissipação de calor sob uma alta corrente de injeção, micro-LEDs menores (<80 μm) têm um deslocamento de comprimento de onda central menor.

Vale a pena notar que o fator ideal mínimo local medido é consistente para diferentes tamanhos de chip. Isso indica que o efeito de tamanho causado pela tecnologia do processo pode ser suprimido pelo tratamento da parede lateral.

Sob a condição de densidade de corrente constante, a borda do chip de micro-LED menor é mais brilhante, porque o comprimento de propagação de corrente do micro-LED menor é relativamente grande, resultando em maior densidade de corrente no limite.

Micro-LEDs vermelhos AlGaInP preparados em substrato de silício com fórmula de gravação de baixo dano podem suprimir o efeito de tamanho causado pelo processo. Esses resultados experimentais fornecem uma base importante para o projeto e fabricação de micro-LEDs vermelhos com diferentes tamanhos de pixel. + Explorar mais