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河工大張紫輝團隊在GaN基Micro-LED方面獲得新進展

日期:2022-11-28 閱讀:685
核心提示:半導體產業網訊:近日,由河北工業大學張紫輝教授領銜的科研團隊在具有傾斜臺面的GaN基Micro-LED方面獲得新進展。并以On the imp

半導體產業網訊:近日,由河北工業大學張紫輝教授領銜的科研團隊在具有傾斜臺面的GaN基Micro-LED方面獲得新進展。并以“On the impact of the beveled mesa for GaN-based micro-light emitting diodes:electrical and optical properties”為題發表在應用物理及光學領域權威SCI期刊《Optics Express》 (vol. 30, no. 21, pp. 37675-37685, 2022) 收錄,文章鏈接:https://doi.org/10.1364/OE.470703。

智能手機、平板、電腦等高分辨率顯示產品的快速發展,促使整個行業對高性能顯示器的需求不斷增加,基于Micro-LED的顯示技術開始慢慢走進人們的視野?;贛icro-LED的顯示技術除了巨量轉移、全彩顯示、驅動電路及壞點檢測與修復外,單個器件較低的發光效率也是目前亟需解決的問題之一。

因此,河北工業大學張紫輝教授領銜的科研團隊基于TCAD仿真平臺開發了具有傾斜臺面的GaN基Micro-LED的多種模型數據庫,并系統地研究了傾斜角度對器件光電性能的影響。如圖1所示,研究結果發現:臺面的傾斜角度越小,器件的光提取效率會得到一定程度的改善。

圖1 (a)Device 1和(b)Device 5的2D電場分布圖;(c)Device 1和Device 5在Y= -2.5 μm處的1D電場分布圖;(d)Device 1至Device 5的光提取效率

除此之外,臺面的傾斜角度也會對器件的電學性能產生影響,如圖2所示,這主要體現在兩個方面:一是傾斜的臺面會造成側壁區域的電場增加,導致邊緣區域的量子阱中量子限制斯塔克響應增強,從而降低器件的有效輻射復合效率;二是臺面的傾斜角度越大,載流子向臺面邊緣擴展的趨勢越明顯,從而導致載流子被側壁缺陷捕獲的可能性增加,器件性能變差。因此,合理地設計GaN基Micro-LED器件的臺面傾斜角度對器件的光電性能尤為重要。

圖2 (a)各器件內部橫向的電場分布,(b)Device 1和(c)Device 5邊緣區域量子阱中的能帶圖,(d)各器件的非輻射復合電流隨外加電流密度的變化曲線。其中Device 1/Ⅰ, 2/Ⅱ, 3/Ⅲ, 4/Ⅳ和5/Ⅴ的臺面傾斜角度分別為45°,53°,63°,79°和90°。

張紫輝,2006年畢業于山東大學并獲得理學學士學位,2015年畢業于新加坡南洋理工大學并獲博士學位,后留校擔任南洋理工大學研究員,目前擔任河北工業大學教授、博士生導師、河北省特聘專家、河北省青年拔尖人才、石家莊市管拔尖人才。主要研究第三代半導體器件、半導體器件物理、芯片設計與仿真技術及產業化推廣;已經在Applied Physics Letters、IEEE Electron Device Letters、Optics Express、Optics Letters等領域內權威SCI 期刊發表科研論文150多篇,其中以第一作者/通訊作者發表文章100余篇;參與出版學術專著4部;獲授權美國專利、中國國家專利共計21項,申請18項,已經完成成果轉化4項;先后主持各類科研項目17項。

 

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