｜文章介紹｜

Competitive mechanism between light extraction efficiency and sidewall passivated effect in the green micro-LEDs with varied thickness of Al2O3 layer

Youcai Deng(鄧有財), Denghai Li（李登海）, Yurong Dai, Zongmin Lin, Youqin Lin, Zongyuan Liu, Xinxing Chen, Hao-Chung Kuo, Zhong Chen, Shouqiang Lai(賴(lài)壽強) and Tingzhu Wu(吳挺竹)

通訊作者：

■ 賴(lài)壽強，廈門(mén)大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

■ 吳挺竹，廈門(mén)大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

DOI：

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/adb852 

研究背景：

基于氮化鎵的綠光微型發(fā)光二極管（Micro-LED）因其體積小、功耗低、亮度高以及在全彩顯示和可見(jiàn)光通信中的廣泛應用而備受重視。然而，隨著(zhù)芯片尺寸的微縮，側壁缺陷對Micro-LED性能的影響將變得更加顯著(zhù)，非輻射復合占比的增加將嚴重影響Micro-LED的光輸出功率和外量子效率。為了解決這一問(wèn)題，研究人員提出了多種側壁處理和缺陷修復技術(shù)，其中原子層沉積（ALD）技術(shù)因其能夠精確控制薄膜厚度、均勻性和保形性而成為小尺寸Micro-LED側壁鈍化的有效手段。然而，隨著(zhù)鈍化層厚度的增加，鈍化效果與光提取效率之間存在著(zhù)一定的競爭關(guān)系，為此，本研究在綠光Micro-LEDs上沉積了不同厚度的Al2O3鈍化層，對比研究了這些器件的性能，并揭示鈍化效應與光提取效率之間的競爭機制。

研究?jì)热荩?/span>

研究采用通過(guò)CBATCH Batch ALD（Xiamen Yunmao Technology Ltd., Co.）設備在綠光Micro-LED上制備了不同厚度的（0、30、60 和 90 nm）Al2O3鈍化層，并采用IS測試系統、電流源(Keithley 2400, Keith Inc.)對器件進(jìn)行了系統性分析：（1）其電流-電壓特性測試結果表明，ALD側壁鈍化層能夠有效降低了器件的漏電流，顯著(zhù)提升了器件的電學(xué)性能；（2）通過(guò)采用ABC + f(n)模型對制備得到的綠光Micro-LEDs外量子效率進(jìn)行分析，探究了ALD鈍化層對缺陷密度和非輻射復合的影響情況；（3）研究還采用仿真模型探索了不同厚度Al2O3鈍化層的透射率變化規律，并闡明了鈍化層厚度對綠光Micro-LEDs光提取效率的影響。研究結果表明：隨著(zhù)ALD鈍化層厚度的增大，其對綠光Micro-LEDs的鈍化效果逐漸增強，但其透射率的非線(xiàn)性變化將同時(shí)對器件的光提取效率產(chǎn)生影響，因此二者之間存在一定的競爭關(guān)系，需綜合考慮鈍化效果對內量子效率的影響、在測試的四種器件中，LED-60表現出最高的透射率，并實(shí)現了最高的外量子效率，該結果為鈍化層厚度的優(yōu)化提供了重要參考。

此外，研究還在85°C溫度、85%濕度條件下對器件進(jìn)行了老化測試，評估了不同厚度Al2O3鈍化層對綠光Micro-LEDs穩定性的影響，結果表明：ALD鈍化層能夠顯著(zhù)提高器件穩定性、抑制器件性能退化。該結果為提高綠光Micro-LEDs的發(fā)光效率和可靠性提供了重要依據。

｜作者介紹｜

●2023年影響因子：2.9  Citescore：7.1

Nanotechnology（NANO）創(chuàng )刊于1990年，是第一本納米科研和技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)期刊。NANO發(fā)表納米技術(shù)研究發(fā)展前沿的高水平研究論文及納米研究進(jìn)展的綜述，主要集中在納米能源、生物和醫學(xué)、電子和光子、圖案和納米加工、傳感和驅動(dòng)、材料合成和材料性能等領(lǐng)域。