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最新成果展示:GaN基Micro-LED热学模型数据库的开发及应用

由于GaN基Micro-LED表面积-体积比增加,其在热学方面的性质有别于大尺寸的LED,如缺陷复合导致的热效应将在发光区域中产生诸多“热”点,导致发光波长不均匀,这将影响后期显示系统的成像稳定性。针对上述问题,天津赛米卡尔科技有限公司技术团队开发出了GaN基Micro-LED热学模型数据库,并从数理基础和器件表征两个层面进行了Micro-LED器件性能的对比分析

首先分别对30 × 30 μm2(Device A)和60 × 60 μm2(Device B)的Micro-LED进行KOH溶液处理实验(KOH溶液处理前命名为Device A1和B1,KOH溶液处理后命名为Device A2和B2),旨在降低器件的侧壁缺陷密度。如图1(a)所示,器件尺寸越小,器件中产生的缺陷复合电流越大;Device A1和B1的缺陷复合电流高于Device A2和B2。如图1(b)所示,随着缺陷复合电流的降低,相对应的器件中也会产生更少的复合热。图1(c)表明小尺寸器件产生更少的焦耳热,然而缺陷区域的存在与否对器件内部的焦耳热并无影响。通过考虑复合热和焦耳热带来的综合效应,得到图1(d)所示的结果:减小非辐射复合有助于降低自热效应,尤其是对于小尺寸的Micro-LED效果更加显著。

图1. Device A1、A2、B1、B2在不同电流密度下的(a)SRH复合电流、(b)复合热、(c)焦耳热和(d)总热源

通过对器件进行制备和表征,可以得出小尺寸器件的表面积-体积比的增加会导致非辐射复合产生的自热效应更加显著,因此,如图2(a)和(b)所示,芯片尺寸为30 × 30 μm2 Micro-LED的发光波长和半峰宽随电流密度增加发生偏移的程度明显。

 图2.(a)Device A1/A2(b)Device B1/B2的峰值波长和半峰宽在不同电流密度下的变化趋势

该成果最近被应用物理及光学领域权威SCI期刊IEEE Photonics Technology Letters收录(vol. 8, no. 4 , 2023, DOI: 10.1109/LPT.2023.3298842

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