Kürzlich hat ein gemeinsames Forschungsteam, bestehend aus der Yancheng Teachers University, dem Institut für Halbleiter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Xiamen Universität und weiteren Institutionen, bedeutende Fortschritte bei der Verbesserung der Leuchtwirkung von InGaN-basierten grünen Mini-LEDs erzielt.

Bildquelle: Applied Physics Letters

Während der Wachstumsphase des Quantenbrunnens führte das Team ein Aluminiumbehandlungsverfahren ein, das zu einer grünen Mini-LED führte, die eine maximale externe Quanteneffizienz (EQE) von 65,0 % und eine Steckdoseneffizienz (WPE) von 60,1 % erreichte. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in der amerikanischen Fachzeitschrift veröffentlicht Angewandte Physik-Briefe.

Das Team führte ein neuartiges Aluminiumbehandlungsverfahren ein, bei dem Trimethylaluminium (TMAl) kurzzeitig eingeführt wurde, nachdem jede InGaN-Quantenwellschicht gewachsen war, wodurch eine ultradünne AlGaN-Schutzschicht auf der Oberfläche des Quantenbrunnens entstand. Diese etwa 0,5 nm dicke Folie reduziert Defekte während des Kristallwachstums, wodurch die Quantenwellstruktur flacher und stabiler wird und somit die Gesamtqualität des Kristalls verbessert wird.

Die mikrostrukturelle Analyse ergab nach der Aluminiumbehandlung eine signifikante Reduzierung der Materialdefekte. Optische Tests bestätigten außerdem, dass Elektronen und Löcher den Lumineszenzprozess schneller abschließen, was auf eine deutliche Verbesserung der Leuchtkraft des Materials hinweist.

Diese Verbesserungen spiegelten sich direkt in der Geräteleistung wider. Die vom Forschungsteam entwickelte 520-nm-Flip-Chip-grüne Mini-LED erreichte eine externe Quanteneffizienz von bis zu 65 % und eine Wandstecker-Effizienz von 60,1 % bei niedrigem Strom und stellte damit einen neuen Rekord für die höchste öffentlich gemeldete Effizienz von InGaN-grünen LEDs auf.

Selbst bei herkömmlichen Betriebsströmen (20 A/cm²) behielt das Gerät eine hohe Effizienz und übertraf die traditionellen grünen LEDs deutlich. Außerdem blieb die Lumineszenzwellenlänge des Geräts mit wechselnden Strömen stabiler, was darauf hindeutet, dass die neue Struktur den piezoelektrischen Feldeffekt effektiv abmildert und die Lumineszenz zuverlässiger macht.

Wichtig ist, dass diese Technologie auf kostengünstigen gemusterten Saphirsubstraten (PSS) basiert, was sie für die praktische Massenproduktion geeignet macht. Forscher sind der Ansicht, dass das neuartige Aluminiumbehandlungsverfahren nicht nur die Materialspann- und Schnittstellenqualität verbessert, sondern auch die Effizienz der Indiumabsorption erhöht, wodurch die grüne LED-Lumineszenz heller und stabiler wird.

(Nachdruck von www.ledinside.cn)