長(zhǎng)春光機(jī)所紅光Micro-LED光電特性研究獲進(jìn)展

Micro-LED具有優(yōu)越的性能，應(yīng)用于微型顯示器、可見(jiàn)光通信、光學(xué)生物芯片、可穿戴設(shè)備和生物傳感器等領(lǐng)域。目前，Micro-LED顯示的技術(shù)挑戰(zhàn)是如何獲得高分辨率和高像素密度。像素尺寸縮小、芯片的周長(zhǎng)面積比增大，導(dǎo)致側(cè)壁的表面復(fù)合增多，非輻射復(fù)合速率變大，從而致使光電效率下降。器件制備過(guò)程中的ICP刻蝕，加重了側(cè)壁缺陷。另外，對(duì)于磷化Micro-LED，在較高的驅(qū)動(dòng)電流下，熱刺激LED的多量子阱有源區(qū)和電子阻擋層中的注入電子泄漏到LED結(jié)構(gòu)的P側(cè)，導(dǎo)致效率下降，即efficiency droop現(xiàn)象。因此，LED的散熱性能對(duì)于磷化LED頗為重要。

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁靜秋研究團(tuán)隊(duì)使用晶圓鍵合和襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)，制備五種像素尺寸（最小尺寸為10μm）的硅襯底AlGaInP紅光Micro-LED以探究其尺寸效應(yīng)。研究采用低損傷刻蝕技術(shù)減小LED芯片側(cè)壁缺陷；采用散熱性能更好的硅襯底代替GaAs襯底，改善LED芯片的散熱性，且避免GaAs襯底對(duì)紅光的吸收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著尺寸的減小，Micro-LED芯片的外量子效率下降，但可承受的最大電流密度增加，高注入電流下散熱性改善，且中心波長(zhǎng)隨注入電流的偏移減小。

圖1 硅襯底上垂直結(jié)構(gòu)紅光Micro-LED的制備工藝流程

圖2（a）不同芯片尺寸下的電流-電壓特性；（b）不同芯片尺寸的電流密度-電壓特性；（c）電壓和電流密度與芯片尺寸的關(guān)系；（d）不同芯片尺寸下理想系數(shù)對(duì)電流密度的影響

圖3（a）不同尺寸Micro-LED的電致發(fā)光圖像；（b）不同芯片尺寸的光輸出功率特性

相關(guān)研究成果以Size effects of AlGaInP red vertical Micro-LEDs on silicon substrate為題，發(fā)表在Results in Physics上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、吉林省科技發(fā)展計(jì)劃及長(zhǎng)春光機(jī)所應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主基金等的支持。

審核編輯 ：李倩