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 的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更加明显。

 图2.（a）Device A1/A2和（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）