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武漢大学チームの新たな研究:赤色ミニLEDの効率が30%向上

2024年7月15日

最近、武漢大学の周勝軍教授らの研究チームは、活性領域における電流拡散を促進する新しいショットキー接合型真性電流阻止層(SCBL)を開発しました。これにより、AlGaInP赤色LEDの光抽出効率が向上します。 ミニLED(リー)。

ミニLED.png

上図は、(a)デバイス構造と(b)AlGaInPの赤色光垂直構造に基づく製造プロセスを示しています。 ミニLED SCBL付き。(c) SCBLと(d) AlGaInPベースの赤色光垂直構造ミニLED上面図光学顕微鏡画像。

 

研究リーダーの周盛軍氏は、研究チームはインジウムスズ酸化物(ITO)とp-GaP間のショットキー接触特性と、ITOとp-GaP+間のオーミック接触特性を利用してSCBLを構築し、転送長法で実証したと述べた。

 

周聖軍氏は、SCBLはp電極周辺の電流集中を効果的に緩和し、均一な電流拡散を促進することで、AlGaInP赤色ミニLEDの光抽出効率を向上させると述べました。電流拡散と光抽出の向上により、SCBLを搭載したミニLEDは、より均一な光度分布、より高い光出力、そしてより高い外部量子効率(EQE)を示します。

 

AlGaInP赤色ミニLEDは、フルカラーディスプレイの重要な部品として広く使用されています。 ディスプレイ 高輝度、低消費電力、長寿命を実現。

 

しかし、p電極周辺への電流集中により、活性領域における電流分布が不均一になります。さらに、活性領域で発生した光子の大部分は不透明な金属p電極によって吸収または反射されるため、AlgainPベースのミニLEDの光抽出効率(LEE)は低くなります。

 

この問題を解決するため、研究者らはSCBL(Silicon-Battery-Battery)技術を導入し、AlgainPベースのミニLEDの電流拡散と光抽出を改善しました。SCBLはITOとPギャップの間にショットキー接合を用いることで、p電極周辺の電流集中を抑制します。電流はPギャップとオーミックコンタクト層を介して活性領域に強制的に導入され、不透明な金属p電極による光の吸収と反射を回避します。

 

実験結果によると、SCBLを用いたAlGaInP系ミニLEDの外部量子効率(EQE)は、SCBLを用いないAlGaInP系ミニLEDと比較して、電流20mAで最大31.8%向上することが示されました。そのため、SCBL技術は、将来的に高効率AlGaInP系赤色ミニLEDの量産に応用されることが期待されます。

 

武漢大学の周聖軍チームも、LEDに関する新たな研究成果を数多く発表していることは注目に値します。例えば、深紫外線LEDの分野では、アルガンベースの極薄トンネル接合(26nm)を深紫外線LEDに導入し、深紫外線LEDの電気光変換効率を5.5%向上させました。

 

ミニLED分野では、チームは全角分布ブラッグ反射鏡(DBR)を用いることで、青色および緑色のフリップミニLEDチップの性能向上に成功しました。10mAの注入電流条件下では、ITO/DBRベースの青色および緑色ミニLEDの光出力はそれぞれ約7.7%と7.3%向上しました。

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