Micro-LED顯示技術憑借高分辨、快響應、長壽命、低能耗等優(yōu)勢已應用在智能手機、平板、電腦等高分辨率全彩顯示產(chǎn)品中，預計到2026年或?qū)⒛軒?.96億美金的芯片產(chǎn)值。因此，提高單個Micro-LED芯片的發(fā)光效率成為目前急需解決的問題之一。天津賽米卡爾科技有限公司技術團隊基于TCAD仿真平臺開發(fā)了載流子輸運與復合模型數(shù)據(jù)庫，并將其應用于具有二次刻蝕臺面的GaN基Micro-LED器件的性能研究中。如圖1所示，兩種芯片的尺寸均為40×40 μm2，器件A為傳統(tǒng)Micro-LED結(jié)構(gòu)，器件B為具有二次刻蝕臺面的Micro-LED結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：利用空穴加速效應可以有效地提高具有二次刻蝕臺面的Micro-LED的器件光電性能。

圖1（a）器件A和（b）器件B的結(jié)構(gòu)示意圖；（c）Micro-LED器件的掃描電鏡圖像；（d）器件A和（e）器件B的p型區(qū)域的橫截面透射電鏡圖像

為了揭示具有二次刻蝕臺面的Micro-LED結(jié)構(gòu)中載流子的輸運與復合機制以及對器件的發(fā)光效率影響的物理機制，技術團隊利用載流子輸運與復合模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)地研究了器件結(jié)構(gòu)內(nèi)部電場對載流子輸運的影響以及載流子的分布與復合情況。如圖2所示，通過仿真計算可以發(fā)現(xiàn)，GaN/AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處形成的極化電場可以增加空穴動能，提高空穴注入到量子阱區(qū)域發(fā)生的輻射復合。同時，通過橫向空穴分布看出二次刻蝕臺面可以抑制空穴輸運到器件的側(cè)壁缺陷區(qū)域并減少側(cè)壁缺陷引起的非輻射復合，同時也可以更大程度地改善空穴的注入效率。

圖2（a）器件A和器件B的電場分布圖；（b）量子阱區(qū)域空穴濃度分布；（c）靠近p型區(qū)的量子阱中橫向空穴濃度分布

另外，我司技術團隊也對上述器件結(jié)構(gòu)進行了對比實驗制備，并將測試結(jié)果與仿真結(jié)果進行了比較：如圖3所示，利用極化效應和二次刻蝕臺面的載流子限制作用可以有效地提高器件B的外量子效率（EQE）和光功率密度。

圖3（a）器件A和（b）器件B在不同注入電流密度下的外量子效率和光功率密度

該成果已被物理類SCI期刊Chinese Physics B (vol. 32, no. 1, 018509, 2023)收錄，

審核編輯黃宇