Flujo de proceso de micro-LED verticales rojos en sustrato de Si:(a) deposición de diferentes capas de metal en la oblea de Si, (b) deposición de diferentes capas de metal en la oblea epitaxial, (c) unión, (d) separación del sustrato de GaAs de la estructura del LED, (e) exposición de la capa de n-GaAs, (f) grabado por plasma acoplado inductivamente y deposición de electrodos metálicos. Se muestran imágenes de microscopio electrónico de barrido de diferentes tamaños de chip:(g) 160 μm, (h) 80 μm, (i) 40 μm, (j) 20 μm y (k) 10 μm. La ampliación varía según la imagen. La línea punteada blanca es el área de emisión de luz LED. Sub. = sustrato. MQW = pozo multicuántico. Crédito:Resultados en Física (2022). DOI:10.1016/j.rinp.2022.105449
Los micro-LED se han utilizado en muchos campos debido a su rendimiento superior, como micropantallas, comunicación de luz visible, biochips ópticos, dispositivos portátiles y biosensores. Obtener alta resolución y alta densidad de píxeles es uno de los desafíos técnicos clave de trabajar con pantallas de matriz de micro-LED, ya que requiere tamaños de chip y pasos de píxel cada vez más pequeños.
En un estudio publicado en Results in Physics , un grupo de investigación dirigido por el profesor Liang Jingqiu del Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun (CIOMP) de la Academia de Ciencias de China investigó el efecto de tamaño de los micro-LED rojos de fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) en sustrato de silicio.
Los investigadores adoptaron una fórmula de grabado de bajo daño y sustratos de silicio con una mejor disipación de calor para evitar las propiedades de absorción de luz de los sustratos de GaAs.
Los resultados experimentales muestran que los micro-LED más pequeños tienen una corriente de fuga más pequeña y una resistencia en serie más grande y pueden soportar una densidad de corriente más alta sin el efecto de acumulación de corriente.
Debido a la mayor relación perímetro-área de los micro-LED de tamaño pequeño, aumenta la recombinación no radiante, lo que conduce a una menor eficiencia cuántica externa. Pero los micro-LED más pequeños pueden aliviar el problema de la caída de la eficiencia de alta corriente.
Además, debido a una mejor disipación de calor bajo una alta corriente de inyección, los micro-LED más pequeños (<80 μm) tienen un cambio de longitud de onda central más pequeño.
Vale la pena señalar que el factor ideal mínimo local medido es consistente para diferentes tamaños de chips. Esto indica que el efecto de tamaño causado por la tecnología de proceso se puede suprimir mediante el tratamiento de paredes laterales.
En condiciones de densidad de corriente constante, el borde del chip micro-LED más pequeño es más brillante, porque la longitud de propagación de corriente del micro-LED más pequeño es relativamente grande, lo que da como resultado una mayor densidad de corriente en el límite.
Los micro-LED rojos AlGaInP preparados en un sustrato de silicio con una fórmula de grabado de bajo daño pueden suprimir el efecto de tamaño causado por el proceso. Estos resultados experimentales proporcionan una base importante para el diseño y la fabricación de micro-LED rojos con diferentes tamaños de píxeles. La cúbica reduce a la mitad la caída de la eficiencia en los diodos emisores de luz InGaAlN
