在InGaN绿色微型LED中无蚀刻的像素定义
Zhiyuan Liu1, Yi Lu1, Haicheng Cao1
1Advanced Semiconductor Laboratory, Electrical and Computer Engineering Program, CEMSE Division, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, 23955-6900, Kingdom of Saudi Arabia.
Light, science & applications
|May 23, 2024
概括
一种新的选择性热氧化 (STO) 方法避免了微型发光二极管 (micro-LED) 制造的等离子体损伤. 这一过程减少了泄漏电流并提高了效率,为先进的微型LED制造提供了有前途的替代方案.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 光电学是指光电子产品.
- 半导体设备物理 半导体设备物理
背景情况:
- 对于微型发光二极管 (micro-LED) 制造而言,传统的等离子蚀刻会导致侧壁损坏,导致非辐射重组和电流泄漏,从而降低设备性能.
- 现有的方法通常需要随后的介电被动化步骤,增加制造过程的复杂性.
研究的目的:
- 引入和验证用于微型LED像素定义的新型选择性热氧化 (STO) 方法.
- 为了证明STO能够减轻等离子体诱导的损伤,并消除对介电性被动化的需要.
- 为了研究火时间和保护层厚度对设备性能的影响.
主要方法:
- 开发了一种选择性热氧化 (STO) 工艺,涉及环境空气中的热化.
- 使用预先沉积的SiO2层,在氧化过程中选择性地保护特定区域.
- 使用STO方法制造和表征了具有不同像素大小 (50,30和10微米) 的InGaN绿色微LED阵列.
主要成果:
- 通过STO方法,成功地定义了微LED像素,而不会造成等离子体损伤,重塑p层和InGaN/GaN量子井.
- 长时间回火增强了氧化物绝缘,显著降低了泄漏电流密度到1.2 × 10-6 A/cm2 在-10V的10μm像素.
- 优化化 (4小时) 和3.5μmSiO2层为10μm微型LED带来了波形外量子效率的6.48%的峰值.
结论:
- STO方法是微型LED制造的有效方法,可减轻等离子体蚀刻损坏并提高设备效率,特别是对于较小的像素尺寸.
- 通过STO实现的平面像素几何学,促进了驱动电路的单体集成.
- 该STO技术是多功能和适用于其他III-化物设备,包括光探测器,激光二极管和晶体管.
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