河工大张紫辉团队在GaN基Micro-LED方面获得新进展

日期:2022-11-28 阅读:671
核心提示:半导体产业网讯:近日,由河北工业大学张紫辉教授领衔的科研团队在具有倾斜台面的GaN基Micro-LED方面获得新进展。并以On the imp

半导体产业网讯:近日,由河北工业大学张紫辉教授领衔的科研团队在具有倾斜台面的GaN基Micro-LED方面获得新进展。并以“On the impact of the beveled mesa for GaN-based micro-light emitting diodes:electrical and optical properties”为题发表在应用物理及光学领域权威SCI期刊《Optics Express》 (vol. 30, no. 21, pp. 37675-37685, 2022) 收录,文章链接:https://doi.org/10.1364/OE.470703。

智能手机、平板、电脑等高分辨率显示产品的快速发展,促使整个行业对高性能显示器的需求不断增加,基于Micro-LED的显示技术开始慢慢走进人们的视野。基于Micro-LED的显示技术除了巨量转移、全彩显示、驱动电路及坏点检测与修复外,单个器件较低的发光效率也是目前亟需解决的问题之一。

因此,河北工业大学张紫辉教授领衔的科研团队基于TCAD仿真平台开发了具有倾斜台面的GaN基Micro-LED的多种模型数据库,并系统地研究了倾斜角度对器件光电性能的影响。如图1所示,研究结果发现:台面的倾斜角度越小,器件的光提取效率会得到一定程度的改善。

图1 (a)Device 1和(b)Device 5的2D电场分布图;(c)Device 1和Device 5在Y= -2.5 μm处的1D电场分布图;(d)Device 1至Device 5的光提取效率

除此之外,台面的倾斜角度也会对器件的电学性能产生影响,如图2所示,这主要体现在两个方面:一是倾斜的台面会造成侧壁区域的电场增加,导致边缘区域的量子阱中量子限制斯塔克响应增强,从而降低器件的有效辐射复合效率;二是台面的倾斜角度越大,载流子向台面边缘扩展的趋势越明显,从而导致载流子被侧壁缺陷捕获的可能性增加,器件性能变差。因此,合理地设计GaN基Micro-LED器件的台面倾斜角度对器件的光电性能尤为重要。

图2 (a)各器件内部横向的电场分布,(b)Device 1和(c)Device 5边缘区域量子阱中的能带图,(d)各器件的非辐射复合电流随外加电流密度的变化曲线。其中Device 1/Ⅰ, 2/Ⅱ, 3/Ⅲ, 4/Ⅳ和5/Ⅴ的台面倾斜角度分别为45°,53°,63°,79°和90°。

张紫辉,2006年毕业于山东大学并获得理学学士学位,2015年毕业于新加坡南洋理工大学并获博士学位,后留校担任南洋理工大学研究员,目前担任河北工业大学教授、博士生导师、河北省特聘专家、河北省青年拔尖人才、石家庄市管拔尖人才。主要研究第三代半导体器件、半导体器件物理、芯片设计与仿真技术及产业化推广;已经在Applied Physics Letters、IEEE Electron Device Letters、Optics Express、Optics Letters等领域内权威SCI 期刊发表科研论文150多篇,其中以第一作者/通讯作者发表文章100余篇;参与出版学术专著4部;获授权美国专利、中国国家专利共计21项,申请18项,已经完成成果转化4项;先后主持各类科研项目17项。

 

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