A iluminação de estado sólido com diodo emissor de luz (LED) baseada em GaN se tornou a tecnologia de iluminação mais importante nos últimos anos porque tem muitas vantagens, como alta eficiência de conversão, vida longa e ecologia. Devido à falta de substratos naturais de GaN, as estruturas de LED baseadas em GaN são geralmente fabricadas em substratos de safira de plano C (0001). Os deslocamentos de rosca (TDs) serão causados ​​pela diferença de energia da interface, que é formada pelo descasamento da constante de rede e do coeficiente de expansão térmica entre o substrato de safira. O denso centro de recombinação não radiativo causado pelo TD reduz seriamente a eficiência quântica do dispositivo emissor de luz. Normalmente, os poços em forma de V (poços em V), que têm hexágonos abertos, pirâmides invertidas e (10-11) paredes laterais facetadas, podem ser observados em poços quânticos múltiplos InGaN / GaN (MQWs) ao longo dos TDs.

1. O que são poços em forma de V na seção transversal de wafer de LED?

After successfully etched some test patterns in our GaN LED wafers, we took some SEM images of mesa cross-sections. However, we spotted an unusual shape in some of the images as follows:

Você já viu algo assim antes? Você tem ideia do que pode ser?

Na verdade, é normal que todos os wafers de LED GaN o gerem durante o crescimento da epitaxia do LED, que é chamada de v-pit (poços em forma de V) ou defeito de V. Só assim a estrutura do LED pode emitir luz. E os poços V são preenchidos com a camada p-GaN.

Detalhes sobre os poços em forma de V, visite: Formação de poços em forma de V em filmes de nitreto cultivados por deposição de vapor químico metalorgânico

2. Influências do V Pit no GaN LED Wafer

Pesquisas anteriores afirmam que a camada pré-tensionada ou superrede (SLS) sob o MQW embutido na estrutura do LED pode relaxar a deformação na camada. Porém, mais pares de SLS acumularão energia de deformação. Então, o relaxamento parcial da deformação levará à formação de poços em V. O tamanho do poço em V é otimizado em cerca de 200-250 nm e o ângulo de abertura é de 60 °. Alguns relatórios indicam que os poços em forma de V podem desempenhar um papel positivo nos LEDs baseados em InGaN, como inibir a recombinação não radiativa e ajudar a melhorar a eficiência luminosa.

Alguns cientistas melhoraram as propriedades elétricas e ópticas ao controlar e projetar cuidadosamente a energia de deformação da interface e os deslocamentos, aumentando assim a eficiência dos LEDs azuis baseados em InGaN. O uso da microscopia eletrônica de transmissão de varredura de campo escuro circular de alto ângulo e tomografia de sonda atômica confirmou a existência de finos poços quânticos na região inclinada do poço V, cuja espessura e concentração de In são muito menores do que as da região plana. Isso indica que os deslocamentos do fio nas covas em forma de V atuam como uma barreira de energia para a transferência lateral de cargas. A influência do poço V e da barreira de energia derivada do plano (1011) é discutida. A maior altura da barreira de energia do V pit em InGaN QW pode efetivamente suprimir a recombinação não radiante nos TDs, aumentando assim a eficiência quântica interna (IQE). A camada de superrede é usada para operar os poços V de nível nano e obter o melhor tamanho de poço V para alcançar LEDs InGaN / GaN de comprimento de onda azul de alta eficiência.

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