งานวิจัยใหม่จากทีมมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่น: ประสิทธิภาพของ Mini LED สีแดงเพิ่มขึ้น 30%

เมื่อไม่นานมานี้ ทีมของ Zhou Shengjun จากมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่นได้พัฒนาชั้นกั้นกระแสไฟฟ้าภายในแบบ Schottky-contact (SCBL) ใหม่ ซึ่งสามารถเพิ่มการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้าในบริเวณแอคทีฟ และปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัดแสงของ AlGaInP สีแดงได้ ไฟ LED ขนาดเล็ก(ลี)

แผนภาพด้านบนแสดง (ก) โครงสร้างของอุปกรณ์ และ (ข) กระบวนการผลิตโดยใช้โครงสร้างแนวตั้งแสงสีแดงของ AlGaInP มินิ LED (c) SCBL และ (d) โครงสร้างแสงสีแดงแนวตั้งแบบ AlGaInP ของ Mini LED มุมมองด้านบนกล้องจุลทรรศน์รูปภาพ

หัวหน้าทีมวิจัย Shengjun Zhou กล่าวว่า ทีมวิจัยได้ใช้คุณสมบัติการสัมผัสแบบ Schottky ระหว่างอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) และ p-GaP รวมถึงคุณสมบัติการสัมผัสแบบโอห์มิกส์ระหว่าง ITO และ p-GaP+ ในการสร้าง SCBL ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วด้วยวิธีการวัดความยาวการถ่ายโอน

โจว เซิงจุน กล่าวว่า SCBL สามารถลดปัญหาการกระจุกตัวของกระแสไฟฟ้าบริเวณขั้วไฟฟ้า p ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และส่งเสริมการกระจายกระแสไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัดแสงของ Mini LED สีแดง AlGaInP เนื่องจากการกระจายกระแสไฟฟ้าและการสกัดแสงที่ดีขึ้น Mini LED ที่มี SCBL จึงแสดงการกระจายความเข้มของแสงที่สม่ำเสมอกว่า กำลังขับแสงสูงกว่า และประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก (EQE) สูงกว่า

หลอด LED สีแดง AlGaInP ขนาดเล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะส่วนประกอบสำคัญของจอแสดงผลสีเต็มรูปแบบ แสดงผล เนื่องจากมีความสว่างสูง ใช้พลังงานต่ำ และมีอายุการใช้งานยาวนาน

อย่างไรก็ตาม การกระจุกตัวของกระแสไฟฟ้าบริเวณขั้วไฟฟ้า p ส่งผลให้การกระจายกระแสไฟฟ้าในบริเวณแอ็กทีฟไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ เนื่องจากโฟตอนส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในบริเวณแอ็กทีฟถูกดูดซับหรือสะท้อนโดยขั้วไฟฟ้า p ที่เป็นโลหะทึบแสง ประสิทธิภาพการสกัดแสง (LEE) ของ Mini LED ที่ใช้ AlgainP จึงต่ำ

เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้นำ SCBL มาใช้เพื่อปรับปรุงการกระจายกระแสไฟฟ้าและการสกัดแสงของ LED ขนาดเล็กที่ใช้ AlgainP โดยการใช้หน้าสัมผัส Schottky ระหว่าง ITO และ P-gap ทำให้ SCBL สามารถป้องกันการกระจุกตัวของกระแสไฟฟ้าบริเวณขั้วไฟฟ้า p ได้ กระแสไฟฟ้าจะถูกบังคับให้ไหลเข้าสู่บริเวณแอคทีฟผ่านชั้น P-GAP + หน้าสัมผัสโอห์มิก เพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซับและการสะท้อนแสงโดยขั้วไฟฟ้า p ที่เป็นโลหะทึบแสง

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก (EQE) ของมินิ LED ที่ใช้ AlGaInP ร่วมกับ SCBL สามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 31.8% ที่กระแสไฟฟ้า 20 mA เมื่อเทียบกับมินิ LED ที่ใช้ AlGaInP โดยไม่ใช้เทคโนโลยี SCBL ดังนั้น จึงคาดว่าเทคโนโลยี SCBL จะถูกนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตมินิ LED สีแดงที่มีประสิทธิภาพสูงจาก AlGaInP ในปริมาณมากในอนาคต

เป็นที่น่าสังเกตว่าทีมของโจว เซิงจุน จากมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่น ได้เผยแพร่ผลการวิจัย LED ใหม่ๆ จำนวนมาก ตัวอย่างเช่น ในด้าน LED อัลตราไวโอเลตความเข้มสูง ทีมงานได้นำเสนอโครงสร้างอุโมงค์เชื่อมต่อแบบบางพิเศษ (26 นาโนเมตร) ที่ใช้ Algan เป็นส่วนประกอบใน LED อัลตราไวโอเลตความเข้มสูง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงของ LED อัลตราไวโอเลตความเข้มสูงได้ถึง 5.5%

ในด้านของ Mini LED ทีมวิจัยได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของชิป Mini LED สีน้ำเงินและสีเขียวแบบพลิกกลับโดยใช้ตัวสะท้อนแสงแบบกระจายแบร็กแบบเต็มมุม (Full-angle Distributed Bragg Reflector: DBR) ภายใต้เงื่อนไขกระแสไฟฟ้าที่ฉีดเข้าไป 10 mA กำลังเอาต์พุตแสงของ Mini LED สีน้ำเงินและสีเขียวที่ใช้ ITO/DBR เพิ่มขึ้นประมาณ 7.7% และ 7.3% ตามลำดับ