Onlangs heeft een gezamenlijk onderzoeksteam bestaande uit de Yancheng Teachers University, het Institute of Semiconductors van de Chinese Academie van Wetenschappen, de Universiteit van Xiamen en andere instellingen aanzienlijke vooruitgang geboekt in het verbeteren van de lichtefficiëntie van InGaN-gebaseerde groene Mini LEDs.

Bron: Applied Physics Letters

Tijdens de groeifase van de quantum well introduceerde het team een aluminiumbehandelingsproces, wat resulteerde in een groene Mini LED die een piek externe quantum efficiency (EQE) van 65,0% en een wandplug-efficiëntie (WPE) van 60,1% behaalde. De bijbehorende onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het Amerikaanse wetenschappelijke tijdschrift Toegepaste Natuurkundebrieven.

Het team adopteerde een nieuw aluminiumbehandelingsproces, waarbij trimethylaluminium (TMAl) kort werd geïntroduceerd na het laten groeien van elke InGaN-kwantumputlaag, waardoor een ultradunne AlGaN-beschermlaag op het oppervlak van de kwantumput ontstond. Deze ongeveer 0,5 nm dikke film vermindert defecten tijdens kristalgroei, waardoor de structuur van de quantum well platter en stabieler wordt, waardoor de algehele kristalkwaliteit verbetert.

Microstructurele analyse toonde een significante vermindering van materiaaldefecten na de aluminiumbehandeling. Optische tests bevestigden ook dat elektronen en gaten het luminescentieproces sneller voltooien, wat wijst op een opmerkelijke verbetering in de lichtefficiëntie van het materiaal.

Deze verbeteringen werden direct weerspiegeld in de prestaties van het apparaat. De 520nm flip-chip groene Mini LED ontwikkeld door het onderzoeksteam behaalde een externe quantumefficiëntie tot 65% en een stopcontactefficiëntie van 60,1% bij lage stroom, waarmee een nieuw record werd gevestigd voor de hoogste publiekelijk gerapporteerde efficiëntie van InGaN groene LED's.

Zelfs onder conventionele bedrijfsstromen (20 A/cm²) behield het apparaat een hoge efficiëntie en presteerde het aanzienlijk beter dan traditionele groene LED's. Bovendien bleef de luminescentiegolflengte van het apparaat stabieler met wisselende stromen, wat erop wijst dat de nieuwe structuur het piëzo-elektrisch veldeffect effectief vermindert, waardoor de luminescentie betrouwbaarder wordt.

Belangrijk is dat deze technologie gebaseerd is op goedkope patroon-saffiersubstraten (PSS), waardoor het geschikt is voor praktische massaproductie. Onderzoekers denken dat het nieuwe aluminiumbehandelingsproces niet alleen de materiaalspanning en interfacekwaliteit verbetert, maar ook de absorptieefficiëntie van indium verbetert, waardoor groene LED-luminescentie helderder en stabieler wordt.

(Herdrukt van www.ledinside.cn)