基于AlGaN的深紫外线自我监控的微LED阵列

科学领域:

• 光电子产品
• 半导体设备
• 光子学

背景情况:

• 深紫外线 (DUV) 光源对于各种应用至关重要,包括杀菌和传感.
• 微型发光二极管 (μLED) 提供高亮度和效率,但需要复杂系统的先进集成.
• 在现场监控对于光电子设备的可靠性能和寿命至关重要.

研究的目的:

• 在单个芯片上实现DUV μLED阵列,波导和光二极管 (PD) 的单体集成.
• 研究DUVμLED的尺寸依赖的电气和光学特性.
• 评估在光无线通信 (OWC) 系统中潜在使用的集成自监控μLED阵列的性能.

主要方法:

• 在275nm的DUVLED表轴晶片上集成μLED阵列,波导和PD.
• 具有不同面径的μLED阵列的制造 (220 μm,140 μm,60 μm).
• 电学和光学特性,包括外部量子效率 (EQE),光学功率密度和光输出功率 (LOP).
• 测量光电流与暗电流的比率 (PDCR) 对于集成的PD.
• 射线追踪模拟来分析光子的传播和提取.

主要成果:

• 成功实现了DUVμLED,波导和PD的单体集成.
• 显示了对μLED性能的大小影响,较小的设备显示了增强的特性.
• 60μm的LED实现了4.19%的峰值EQE,光功率密度为5.65W/cm2,每个芯片的LOP为45mW.
• 在60μmLED阵列的运行过程中,集成的PD实现了高PDCR106.
• 射线追踪证实了TM和TE模式在波导传播和光提取方面的优势.

结论:

• 紧的单立体DUVμLED芯片可以在高电流密度下稳定运行.
• 集成的自我监控功能提高了设备的可靠性.
• 这些DUVμLED是OWC系统的有希望的光源,因为它们的性能和集成性.