《炬丰科技-半导体工艺》用于显示器的红色 In
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：用于显示器的红色 InGaN 微型 LED
编号：JFKJ-21-1171
作者：华林科纳
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氮化镓(InGaN)红色微型发光二极管(μLEDs)可以为显示器提供一种解决方案。虽然高铟含量导致相对较低的外部量子效率(与商业铝铟镓(EQE)相比磷化镓(AlInGaP)常规尺寸led，可以达到20-30%，UCSB研究表明，InGaN设备保持尺寸扩展到几十微米的~2.5%EQE的微米水平。
相比之下，随着尺寸的减小，AlInGaPμLEDs的EQE会严重降解。这表明了一种侧壁表面效应，因为在较小的器件中，台面周长相对于体积变得越来越重要。与液晶显示器（液晶显示器）等传统技术相比，基于μLED的显示器应该具有更高的分辨率、高对比度、更长的寿命和更低的功耗。其他潜力还包括可穿戴设备、超大尺寸和非常小的显示屏、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和可见光通信。
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UCSB的μLED材料（图1 (a)InGaNredμLEDs的外延结构示意图；(b)制备的60μmx60μmμLED的扫描电镜图）是在使用高压金属-有机化学气相沉积(MOCVD)的图案蓝宝石上生长的。无意中掺杂了3μm氮化镓缓冲液(UID)。
发光多量子阱结构由6个周期发光的红色铟氮化镓(InGaN)、一氧化铝氮化镓(AlGaN)帽和氮化镓量子势垒组成。对于波长大于600nm的红光，铟含量应大于35%。AlGaN帽的目的是为了增加峰值EQE。以往的研究表明，该帽可以防止生长过程中铟的解吸，并部分补偿InGaN相对于氮化镓晶格的压缩应变。
所制作的方形μLEDs范围从测量100μm到20μm。采用透明氧化铟锡(ITO)作为顶部对接触点。这些装置包括一个由二氧化硅和五氧化二钽层构成的全方位反射器(ODR)层。原子层沉积(ALD)二氧化硅也被用来钝化μLED的台面侧壁，以减少反应离子蚀刻损伤造成的表面重组。接触电极由铝镍金（铝镍金）组成。
40μm~100μm的20A/cm2电流密度的正向电压为3.7V。最小的20μm器件的前向电压更低，为3.5V，该团队认为这是由于较小器件的ITO中更有效的电流扩散所致。光输出功率(LOP)随电流注入近似线性增加，不同尺寸器件的曲线在各自的电流域上重叠。100μm设备的LOP在20mA时达到0.83mW。红光光谱在611nm处达到峰值，48nm为3A/cm2。在n-GaN层上，30周期的InGaN/GaN超晶格中没有短波长峰，这表明电子空穴注入仅限于红色发射的量子阱。
在较高的注射时，峰值在200A/cm2处蓝移到588nm。这种位移是由于在较高的电流下，较高的局部态填充，增加了有效带隙，同时屏蔽了外延结构的电荷极化电场。这种大的蓝移在颜色显示应用程序中不受欢迎。
80μm和100μmled的峰值EQE约为2.6%，注射时的峰值为10-20A/cm2。20μm装置的值略微降低了2.4%。20μm到100μm设备在100A/cm2处的EQE范围为2.3-2.5%。还比较了峰值EQE与韩国UCSB和首尔EQE有限公司生产的磷化铝铟镓(AlGaInP)装置的尺寸依赖性（图2 不同侧长的正方形InGaN和AlInGaP红μLEDs的归一化峰EQE的比较）。AlGaInP结构显示，从100μm侧到20μm的EQE减少了57%，而InGaNμLEDs的性能相对稳定。
这是由于AlInGaP表面重组速度较高造成的SRH载流子注入损失，这与材料的基本特性有关，难以克服。”肖克利-读德霍尔机制是低电流密度下主要的非辐射复合途径。还指出，μLED的显示方案表明需要使用5%EQE的5μmx5μm红色发射器，并补充说，“我们相信InGaN红色μLEDs在这种效率方面有很大的潜力。”
