根据氮化铟镓技能和现有的制作设备,应变工程可认为微显现器供给一种可行的办法。

根据铟镓氮化物(InGaN)多量子阱的应变工程,美国密歇根大学现已开宣布单片集成的琥珀-绿-蓝色LED(图1)。该应变工程是经过蚀刻不同直径的纳米柱来完成。

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图1.各种直径的纳米柱LED阵列自上向下制作示意图

研讨人员期望未来能用635nm光致发光的量子阱生产出红-绿-蓝LED,为根据这种像素LED的微显现器供给可行的办法。其他潜在运用包含照明、生物传感器和光遗传学。

除了美国国家科学基金会(NSF)的支撑外,三星还为制作和设备设计供给了支撑。研讨人员期望开宣布根据现有制作基础设备的芯片级多色LED渠道。

外延资料经过金属有机化学气相堆积(MOCVD)在2英寸无图画蓝宝石上成长。发光有源区域由5个2.5nm InGaN阱组成,由12nm GaN栅极离隔。电子阻挡层和p-触摸层分别由20nm的氮化铝镓(p-Al0.2Ga0.8N)和150nm的p-GaN组成。

运用电子束光刻使纳米柱成型,用镍掩模进行混合干湿法蚀刻处理。大部分蚀刻是干的电感耦合等离子体,湿法蚀刻阶段用于完成终究直径,而且去除干法蚀刻过程中的危害。蚀刻深度约为300nm。在整个制作过程中,维护蚀刻掩模,意图是为了维护p-GaN外表。

在对50nm氮化硅进行等离子体增强化学气相堆积(PECVD)之后,用旋涂式玻璃对结构进行平坦,以电阻隔n和p-GaN部分。

将平坦后的结构进行干式回蚀,以露出柱的顶级。用硝酸溶液除掉镍掩模资料。 p触摸的镍/金金属化在空气中进行热退火。

设备的电气性能在5V反向偏压下显现出每像素约3×10-7A的低走漏。低走漏归因于两个要素 – 扁平量子阱供给了低电流拥堵效应,以及由应变引发的载流子到纳米柱中心的约束。在较窄的纳米柱中因为更大的电流密度形成的下降效应的危险,可经过减小应变进行改进,因而降低了因为III-氮化物中化学键的电荷极化引起的电场而出现的量子约束“斯塔克效应”。

像素由具有不同直径、宣布不同色彩的柱构成(图2)。跟着直径的添加,波长变长,改动更大。研讨人员将改动归因于晶圆上量子阱厚度的改动。

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图2.(a)从50nm、100nm和800nm直径的纳米柱和薄膜LED像素取得的蓝色(487nm)、绿色(512nm)、橙色(575nm)和琥珀色(600nm)光的室温电致发光光谱。(b)选用一维应力松懈理论得出的光波长。(c)各种施加偏置电压下的主峰方位。

跟着电压和电流注入的添加,越来越宽松的窄纳米管也显现较少的波长蓝移。 800nm直径纳米柱像素的蓝移在2.8V和4V之间为40nm。这归功于研讨团队挑选阱中依赖于应变的压电场。

该团队经过脉冲频率调制固定偏置电压及改动强度,因而来安稳像素的输出波长。经过这个实验标明,一切像素类型给出了安稳的波长和相对电致发光强度,其与脉冲信号的占空比出现简直线性地改动。脉冲宽度为400μs。 脉冲频率在200Hz和2000Hz之间改动。(编译:LEDinside James)