স্বয়ংসমর্থিত GaN এর উপর ভিত্তি করে মাইক্রো-এলইডি
October 15, 2024
স্বয়ংসমর্থিত GaN এর উপর ভিত্তি করে মাইক্রো-এলইডি
চীনা গবেষকরা স্বয়ংসমর্থন (এফএস) গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (গ্যান) ব্যবহারের সুবিধাগুলি অল্প পরিমাণে আলোক নির্গত ডায়োড (এলইডি) এর জন্য একটি স্তর হিসাবে অনুসন্ধান করছেন [গুবিন ওয়াং এট আল, অপটিক্স এক্সপ্রেস,v32, p31463, 2024) । the team has developed an optimized indium gallium nitride (InGaN) multi-quantum well (MQW) structure that performs better at lower injection current densities (about 10A/cm2) and lower drive voltages for advanced microdisplays used in augmented reality (AR) and virtual reality (VR) devices, যেখানে স্বয়ংসম্পূর্ণ গ্যানের উচ্চতর খরচ বাড়তি দক্ষতার দ্বারা ক্ষতিপূরণ করা যেতে পারে।
গবেষকরা চীনের বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়, সুঝু ইনস্টিটিউট অব ন্যানোটেকনোলজি অ্যান্ড ন্যানোবায়োনিক্স, জিয়াংসু তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর রিসার্চ ইনস্টিটিউট,নানজিং বিশ্ববিদ্যালয়, সুচোউ বিশ্ববিদ্যালয়, এবং সুঝু নাভি টেকনোলজি কোং লিমিটেড।গবেষণা দল বিশ্বাস করে যে এই মাইক্রো-এলইডি অতি-উচ্চ পিক্সেল ঘনত্ব (পিপিআই) সাব-মাইক্রন বা ন্যানো-এলইডি কনফিগারেশনের সাথে প্রদর্শনগুলিতে ব্যবহৃত হবে বলে আশা করা হচ্ছে.
গবেষকরা একটি স্ব-সমর্থনকারী GaN টেমপ্লেট এবং একটি GaN / sapphire টেমপ্লেট (চিত্র 1) উপর নির্মিত মাইক্রো-LEDs কর্মক্ষমতা তুলনা।
চিত্র ১ঃ ক) মাইক্রো-এলইডি এপিট্যাক্সিয়াল স্কিম; খ) মাইক্রো-এলইডি এপিট্যাক্সিয়াল ফিল্ম; গ) মাইক্রো-এলইডি চিপ কাঠামো; ঘ) ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ (টিইএম) ক্রস-সেকশন চিত্র।
ধাতু-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমাট বাঁধার (MOCVD) উপাচ্য গঠন 100nm N- টাইপ অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (n-AlGaN) ক্যারিয়ার ডিফিউশন / সম্প্রসারণ স্তর (CSL), 2μm n-GaN যোগাযোগ স্তর,100nm কম সিলান অজান্তে ডোপিং (u-) GaN উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা স্তর, 20x(2.5nm/2.5nm) In0.05Ga0.95/GaN স্ট্রেন রিলিজ লেয়ার (SRL), 6x(2.5nm/10nm) নীল InGaN/GaN মাল্টি-কোয়ান্টাম ওয়েল, 8x(1.5nm/1.5nm) p-AlGaN/GaN ইলেকট্রন বাধা স্তর (EBL),80nm পি-গান হোল ইনজেকশন স্তর এবং 2nm ভারী ডোপড পি +-গান যোগাযোগ স্তর.
এই উপকরণগুলি ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (আইটিও) স্বচ্ছ যোগাযোগ এবং সিলিকন ডাই অক্সাইড (সিও 2) সাইডওয়াল প্যাসিভেশন সহ 10 μm ব্যাসার্ধের LED গুলি তৈরি করা হয়।
এইট্রো-ইপিট্যাক্সিয়াল গ্যান/সাপফায়ার টেমপ্লেটে তৈরি চিপগুলির পারফরম্যান্সের মধ্যে ব্যাপক পার্থক্য রয়েছে।তীব্রতা এবং শিখর তরঙ্গদৈর্ঘ্য চিপ মধ্যে অবস্থান উপর নির্ভর করে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়10 এ / সেমি 2 এর একটি বর্তমান ঘনত্বের সাথে, সাফিরের একটি চিপ কেন্দ্র এবং প্রান্তের মধ্যে 6.8 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্থানান্তর দেখায়।একটি চিপ অন্যটির চেয়ে মাত্র ৭৬% শক্তিশালী.
স্ব-সমর্থনকারী GaN-এ তৈরি চিপের ক্ষেত্রে, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বৈচিত্র্য ২.৬nm-এ হ্রাস পেয়েছে এবং দুটি ভিন্ন চিপের তীব্রতা কর্মক্ষমতা অনেক কাছাকাছি।গবেষকরা তরঙ্গদৈর্ঘ্য অভিন্নতা পরিবর্তন homogeneous এবং heterostructures মধ্যে বিভিন্ন চাপ অবস্থা দায়ী: রামান স্পেকট্রোস্কোপি দেখিয়েছে যে অবশিষ্ট চাপগুলি যথাক্রমে ০.০২৩ জিপিএ এবং ০.৫৩৫ জিপিএ।
ক্যাথোডোলুমিনেসেন্স দেখায় যে, হেটেরো-ইপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলির বিকৃতি ঘনত্ব প্রায় 108/সেমি 2 ছিল, যখন সমজাতীয় ইপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারগুলির প্রায় 105/সেমি 2 ছিল। গবেষণা দলটি মন্তব্য করেছে,"নিম্ন dislocation ঘনত্ব ফুটো পথকে ন্যূনতম করে তোলে এবং আলোর দক্ষতা উন্নত করে.
হেটেরোপিট্যাক্সিয়াল চিপগুলির তুলনায়, যদিও অভিন্ন ইপিট্যাক্সিয়াল এলইডিগুলির বিপরীত ফুটো বর্তমান হ্রাস পেয়েছে, তবে সামনের পক্ষপাতের অধীনে বর্তমান প্রতিক্রিয়াও হ্রাস পেয়েছে।স্ব-সমর্থন GaN এর চিপগুলির উচ্চতর বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) রয়েছেএকটি ক্ষেত্রে ১৪% তুলনা করা হয় সাফাইরের টেমপ্লেটগুলির সাথে ১০% এর তুলনায়।দুটি চিপের অভ্যন্তরীণ কোয়ান্টাম দক্ষতা (আইকিউই) অনুমান করা হয়েছিল 73যথাক্রমে ২.২% এবং ৬০.৮%।
সিমুলেশন কাজের উপর ভিত্তি করে, গবেষকরা স্ব-সমর্থনকারী GaN এর উপর একটি অপ্টিমাইজড epitaxial কাঠামো ডিজাইন এবং বাস্তবায়ন করেছে,যা নিম্ন ইনজেকশন বর্তমান ঘনত্বের ক্ষেত্রে মাইক্রোডিসপ্লে এর বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা এবং ভোল্টেজ পারফরম্যান্স উন্নত করেছে (চিত্র 2)বিশেষ করে, একজাতীয় ইপিট্যাক্সি একটি পাতলা সম্ভাব্য বাধা এবং একটি ধারালো ইন্টারফেস অর্জন করে,যখন একই গঠন heteroepitaxy মধ্যে প্রাপ্ত ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি অধীনে একটি আরো অস্পষ্ট রূপরেখা দেখায়.
চিত্র ২ঃ মাল্টি-কোয়ান্টাম ওয়েল অঞ্চলের ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ ইমেজঃ a) মূল এবং অনুকূলিত হোমোপিট্যাক্সি স্ট্রাকচার এবং b) বিচ্ছিন্নতাবাদী ইপিট্যাক্সিতে বাস্তবায়িত অনুকূলিত স্ট্রাকচার।গ) অভিন্ন ইপিট্যাক্সিয়াল মাইক্রো-এলইডি চিপের বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা, ঘ) একজাতীয় epitaxial মাইক্রো-LED চিপ এর বর্তমান-ভোল্টেজ বক্ররেখা।
কিছু পরিমাণে, পাতলা বাধা V- আকৃতির গর্তগুলি অনুকরণ করে যা বিকৃতির চারপাশে গঠিত হয়।,যেমন হালকা নির্গত অঞ্চলে উন্নত গর্তের ইনজেকশন, অংশে ভি-গর্তের চারপাশে মাল্টি-কোয়ান্টাম কূপ কাঠামোর বাধা পাতলা হওয়ার কারণে।
ইনজেকশন বর্তমান ঘনত্ব 10A / সেমি 2 এ, অভিন্ন epitaxial LED এর বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা 7.9% থেকে 14.8% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।একটি 10μA বর্তমান চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ 2 থেকে হ্রাস করা হয়.৭৮ ভোল্ট থেকে ২.৫৫ ভোল্ট।