우한대학교 연구팀의 새로운 연구 결과: 적색 미니 LED 효율 30% 향상

최근 우한대학교의 저우성쥔 연구팀은 활성 영역의 전류 확산을 향상시키고 AlGaInP 적색 소자의 광 추출 효율을 개선할 수 있는 새로운 쇼트키 접촉형 고유 전류 차단층(SCBL)을 개발했습니다. 미니 LED(이씨).

위 그림은 (a) 소자 구조와 (b) AlGaInP 적색광 수직 구조를 기반으로 한 제조 공정을 보여준다. 미니 LED (c) SCBL을 사용한 (d) SCBL 및 (c) AlGaInP 기반 적색광 수직 구조 미니 LED 광학계 상단 모습현미경이미지.

연구 책임자인 Shengjun Zhou는 연구팀이 인듐 주석 산화물(ITO)과 p-GaP 사이의 쇼트키 접촉 특성, 그리고 ITO와 p-GaP+ 사이의 옴 접촉 특성을 이용하여 SCBL을 구축했으며, 이는 전송 길이 측정법을 통해 입증되었다고 밝혔습니다.

저우성쥔은 SCBL이 p 전극 주변의 전류 밀집 현상을 효과적으로 완화하고 균일한 전류 확산을 촉진하여 AlGaInP 적색 미니 LED의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다고 밝혔습니다. 향상된 전류 확산 및 광 추출 덕분에 SCBL이 적용된 미니 LED는 더욱 균일한 광도 분포, 더 높은 광 출력, 그리고 더 높은 외부 양자 효율(EQE)을 나타냅니다.

AlGaInP 적색 미니 LED는 풀컬러 디스플레이의 중요한 부품으로 널리 사용됩니다. 디스플레이 높은 밝기, 낮은 에너지 소비량 및 긴 수명 때문입니다.

그러나 p 전극 주변에 전류가 집중되면 활성 영역에서 전류 분포가 불균일해집니다. 또한 활성 영역에서 생성된 대부분의 광자가 불투명한 금속 p 전극에 흡수되거나 반사되기 때문에 AlgainP 기반 미니 LED의 광 추출 효율(LEE)이 낮습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 AlgainP 기반 미니 LED의 전류 확산 및 광 추출을 개선하기 위해 SCBL을 도입했습니다. SCBL은 ITO와 P-갭 사이에 쇼트키 접촉을 사용하여 p 전극 주변의 전류 집중을 방지합니다. 전류는 P-갭 + 오믹 접촉층을 통해 활성 영역으로 유도되어 불투명한 금속 p 전극에 의한 빛의 흡수 및 반사를 방지합니다.

실험 결과, SCBL을 적용한 AlGaInP 기반 미니 LED의 외부 양자 효율(EQE)은 SCBL을 적용하지 않은 AlGaInP 기반 미니 LED에 비해 20mA 전류에서 최대 31.8%까지 향상되는 것으로 나타났습니다. 따라서 SCBL 기술은 향후 고효율 AlGaInP 기반 적색 미니 LED의 양산에 적용될 것으로 기대됩니다.

특히 주목할 만한 점은 우한대학교 저우성쥔 연구팀이 LED 분야에서 여러 새로운 연구 결과를 발표했다는 것입니다. 예를 들어, 심자외선 LED 분야에서 이 연구팀은 알간 기반 초박형 터널 접합(26nm)을 심자외선 LED에 도입하여 심자외선 LED의 전기광학 변환 효율을 5.5% 향상시켰습니다.

미니 LED 분야에서 연구팀은 전각 분산 브래그 반사기(DBR)를 사용하여 청색 및 녹색 플립 미니 LED 칩의 성능을 향상시켰습니다. 10mA 주입 전류 조건에서 ITO/DBR 기반 청색 및 녹색 미니 LED의 광 출력은 각각 약 7.7% 및 7.3% 증가했습니다.