Đặc điểm và ứng dụng của LED dựa trên GaN vi điểm trên lớp nền Si

Journal of Applied Physics - Tập 115 Số 3 - 2014
Pengfei Tian1, Jonathan J. D. McKendry1, Zheng Gong1, Shuailong Zhang1, Scott Watson2, Dandan Zhu3,4, I. M. Watson1, Erdan Gu1, Anthony E. Kelly2, C. J. Humphreys3,4, Martin D. Dawson1
1Institute of Photonics, University of Strathclyde 1 , 106 Rottenrow, Glasgow G4 0NW, United Kingdom
2School of Engineering, University of Glasgow 2 , James Watt South Building, Glasgow G12 8LT, United Kingdom
3Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, 27 Charles Babbage Road, Cambridge CB3 0FS, United Kingdom
4University of Cambridge 3 , , 27 Charles Babbage Road, Cambridge CB3 0FS, United Kingdom

Tóm tắt

Sử dụng cấu trúc epitaxial dựa trên diode phát quang (LED) GaN phát triển trên Si, các mảng LED vi điểm (μLED) có thể điều khiển riêng 10×10 với đường kính pixel là 45 μm và đỉnh phát xạ tại ∼470 nm đã được chứng minh. Các tính chất điện và quang của các μLED này đã được so sánh với các LED diện rộng được chế tạo từ cùng cấu trúc epitaxial. Các μLED có thể chịu đựng một mật độ dòng cao hơn nhiều, lên đến 6.6 kA/cm2, trước khi gặp sự cố nhiệt. Các μLED chế tạo cũng thể hiện sự đồng đều tốt từng pixel, điều này cho thấy tiềm năng của chúng cho các màn hình vi điểm chi phí thấp. Hơn nữa, các μLED này cho thấy băng thông điều chế điện-quang cao lên đến ∼270 MHz và phù hợp cho truyền thông ánh sáng nhìn thấy với tốc độ truyền dữ liệu lên đến 400 Mbit/s. Băng thông điều chế điện-quang của các μLED tăng nhanh với các dòng điện tiêm dưới ∼6 mA, tạm thời bão hòa ở các dòng điện tiêm từ ∼6 đến ∼35 mA, và dần dần tăng trở lại với các dòng điện tiêm lên đến 110 mA. Quá trình tái hợp phụ thuộc mật độ hạt tải gây ra việc tăng băng thông ở dòng điện thấp, sản phẩm điện trở-điện dung quyết định băng thông điều chế trong vùng bão hòa, và sự tự gia nhiệt, điều chỉnh điện trở nối tiếp của μLEDs, có thể làm tăng băng thông hơn nữa ở dòng điện cao.

Từ khóa

#μLED #GaN-based #silicon substrate #light emitting diode #optical modulation bandwidth #data communication #micro-pixelated #thermal rollover #carrier recombination #resistance-capacitance

Tài liệu tham khảo

2010, J. Appl. Phys., 107, 013103, 10.1063/1.3276156

2012, Small, 8, 1643, 10.1002/smll.201200382

2012, Appl. Phys. Lett., 101, 231110, 10.1063/1.4769835

2011, Appl. Phys. Lett., 99, 031116, 10.1063/1.3615679

2008, J. Phys. D: Appl. Phys., 41, 094001, 10.1088/0022-3727/41/9/094001

2012, J. Lightwave Technol., 30, 61, 10.1109/JLT.2011.2175090

2010, IEEE Photonics Technol. Lett., 22, 1346, 10.1109/LPT.2010.2056360

2013, Appl. Phys. Express, 6, 022102, 10.7567/APEX.6.022102

2012, IEEE Photonics Technol. Lett., 24, 2221, 10.1109/LPT.2012.2225612

2008, J. Phys. D: Appl. Phys., 41, 094014, 10.1088/0022-3727/41/9/094014

2009, Nature, 461, 930, 10.1038/nature08540

2011, Opt. Express, 19, 2720, 10.1364/OE.19.002720

2009, Proc. SPIE, 7231, 723118, 10.1117/12.814919

2012, Phys. Status Solidi A, 209, 13, 10.1002/pssa.201100129

2006, J. Cryst. Growth, 297, 279, 10.1016/j.jcrysgro.2006.09.032

2007, New J. Phys., 9, 389, 10.1088/1367-2630/9/10/389

2012, Appl. Phys. Lett., 101, 131111, 10.1063/1.4754688

2013, Rep. Prog. Phys., 76, 106501, 10.1088/0034-4885/76/10/106501

2007, J. Appl. Phys., 101, 033113, 10.1063/1.2434010

2013, J. Lightwave Technol., 31, 1211, 10.1109/JLT.2013.2246138

2013, Appl. Phys. Lett., 102, 091103, 10.1063/1.4794078

1984, IEEE J. Quantum Electron., 20, 838, 10.1109/JQE.1984.1072500

2009, Appl. Phys. Lett., 94, 191109, 10.1063/1.3133359

2013, Phys. Rev. Lett., 110, 177406, 10.1103/PhysRevLett.110.177406

2007, Appl. Phys. Lett., 91, 141101, 10.1063/1.2785135

2013, J. Disp. Technol., 9, 272, 10.1109/JDT.2013.2248342

2013, Appl. Phys. Lett., 102, 251114, 10.1063/1.4811558

2013, J. Disp. Technol., 9, 212, 10.1109/JDT.2013.2250252

2012, AIP Adv., 2, 032117, 10.1063/1.4739409

2011, Appl. Phys. Lett., 99, 181127, 10.1063/1.3658031

2001, J. Appl. Phys., 90, 4191, 10.1063/1.1403665

2004, Appl. Phys. Lett., 85, 2163, 10.1063/1.1795351

2009, Solid-State Electron., 53, 324, 10.1016/j.sse.2009.01.002

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Applied Physics

Tập 115 Số 3

Thông tin tác giả