相关研究成果以Size effects of AlGaInP red vertical Micro-LEDs on silicon substrate为题，发表在《Results in Physics》上（DOI：10.1016/j.rinp.2022.105449）。
据介绍，Micro-LED以其优越的性能被应用于微型显示器、可见光通信、光学生物芯片、可穿戴设备和生物传感器等诸多领域。目前，Micro-LED显示的技术挑战是如何获得高分辨率和高像素密度。像素尺寸缩小、芯片的周长面积比增大，导致侧壁的表面复合增多，非辐射复合速率变大，从而致使光电效率下降。器件制备过程中的ICP刻蚀，加重了侧壁缺陷。另外，对于磷化Micro-LED，在较高的驱动电流下，热刺激LED的多量子阱有源区和电子阻挡层中的注入电子泄漏到LED结构的P侧，导致效率下降，即efficiency droop现象。因此，LED的散热性能对于磷化LED颇为重要。
图1.硅衬底上垂直结构红光Micro-LED的制备工艺流程
图2.（a）不同芯片尺寸下的电流-电压特性；（b）不同芯片尺寸的电流密度-电压特性；（c）电压和电流密度与芯片尺寸的关系；（d）不同芯片尺寸下理想系数对电流密度的影响
图3.（a）不同尺寸Micro-LED的电致发光图像；（b）不同芯片尺寸的光输出功率特性
研究团队使用晶圆键合和衬底转移技术，制备五种像素尺寸（最小尺寸为10μm）的硅衬底AlGaInP红光Micro-LED以探究其尺寸效应。研究采用低损伤刻蚀技术减小LED芯片侧壁缺陷；采用散热性能更好的硅衬底代替GaAs衬底，改善LED芯片的散热性，且避免GaAs衬底对红光的吸收。实验结果表明，随着尺寸的减小，Micro-LED芯片的外量子效率下降，但可承受的最大电流密度增加，高注入电流下散热性改善，且中心波长随注入电流的偏移减小。
研究团队认为，该研究为解决Micro-LED全彩显示技术提供了新的技术方案。
论文信息：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211379722002029
