El papel de las imperfecciones estructurales en los diodos emisores de luz azul y los diodos láser basados en InGaN

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física del estado sólido Física del estado sólido
• La optoelectrónica es la óptica electrónica.

Sus antecedentes:

• Los dispositivos emisores de luz basados en nitruro de galio (GaN) son cruciales para la iluminación moderna.
• Lograr una alta eficiencia en los dispositivos basados en GaN ha sido un desafío significativo, particularmente con respecto a los defectos de los materiales.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el uso de Indium Gallium Nitride (InGaN) capas activas para diodos emisores de luz de alta eficiencia (LED) y diodos láser.
• Comprender el papel de la fluctuación de la composición y las dislocaciones en el rendimiento del dispositivo.

Principales métodos:

• Fabricación de LED de pozo cuántico InGaN/GaN y diodos láser de pozo cuántico múltiple.
• Utilizando epitaxialmente GaN lateralmente cubierto en zafiro para reducir las dislocaciones de roscado.
• Caracterización de la eficiencia y la vida útil del dispositivo.

Principales resultados:

• Los LED de alta eficiencia que emiten luz ámbar, verde, azul y ultravioleta se lograron utilizando capas activas de InGaN.
• Los LED basados en InGaN demostraron altas eficiencias luminosas (5-30 lúmenes por vatio) a pesar de las altas densidades de dislocación de rosca.
• Los diodos láser de pozo cuántico múltiple InGaN exhibieron una vida útil de más de 10.000 horas.

Conclusiones:

• Los estados de energía localizados debido a la fluctuación de la composición de InGaN en InGaN son clave para una alta eficiencia del dispositivo.
• El GaN epitaxialmente lateralmente cubierto por vegetación reduce efectivamente las dislocaciones de roscado, mejorando el rendimiento del dispositivo.
• Las dislocaciones tienen un impacto negativo en el umbral de densidad de corriente de los diodos láser.