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Debido a su ancho de banda ancha ajustable, la película InGaN tiene amplias posibilidades de aplicación en el campo de la luz visible. El uso de una pantalla micro-LED a todo color es una de las aplicaciones más potenciales. Futuros teléfonos inteligentes, relojes, gafas de realidad virtual, etc. Las pantallas de tamaño pequeño se beneficiarán de la tecnología micro-LED.
En la actualidad, la tecnología micro-LED se enfrenta a dos grandes desafíos. La primera es que es muy difícil realizar la tecnología de transferencia de masa, y la otra es la falta de chips micro-LED de luz roja eficientes y confiables. El LED rojo actual está hecho de material AlGaInP y su eficiencia es tan alta como 60% o más por debajo del tamaño normal del chip. Sin embargo, cuando el tamaño de la viruta se reduce al orden de micrómetros, su eficiencia caerá drásticamente por debajo del 1%. Además, las malas propiedades mecánicas del material AlGaInP añaden nuevas dificultades a la transferencia de masa, porque la transferencia de masa requiere que el material tenga una buena resistencia mecánica para evitar grietas durante la manipulación y colocación de la viruta.
El material InGaN no solo tiene una mejor estabilidad mecánica y una menor longitud de difusión del orificio, sino que también es compatible con los micro-LED verdes y azules basados en InGaN. Es una mejor opción para micro-LED rojos. Sin embargo, el pozo cuántico de luz roja basado en InGaN tiene un grave problema de segregación de indio, lo que conducirá a un aumento de la recombinación no radiativa en el pozo cuántico de luz roja, lo que provocará una disminución de la eficiencia. En los últimos 20 años de investigación, la eficiencia de conversión de energía de los LED rojos basados en InGaN fue inferior al 2,5%. El problema de la segregación del indio ha obstaculizado seriamente el desarrollo de LED rojos basados en InGaN. Por lo tanto, cómo resolver el problema de la segregación del indio es la clave para obtener LED rojos basados en InGaN de alta eficiencia.
Recientemente, el equipo de investigación del académico Jiang Fengyi de la Universidad de Nanchang demostró sus últimos resultados de LED rojo anaranjado basados en InGaN de alta eficiencia en Photonics Research, Volumen 8, Número 11, 2020.
(a) Diagrama esquemático de la estructura del material epitaxial del LED naranja de alta eficiencia luminosa (b) Resultados de la prueba TEM de su sección transversal
Este trabajo se basa en la tecnología de nitruro de galio de sustrato de silicio, introdujo el pozo cuántico de luz roja de nitruro de galio indio y el método de crecimiento alternativo del pozo cuántico de luz amarilla, combinado con la tecnología de pozo en forma de V, lo que alivia en gran medida el problema de segregación de alta composición en el pozo cuántico de luz roja. Basado en la unión pn en forma de V y la ingeniería de banda prohibida del pozo cuántico, la tasa de recombinación de radiación en el pozo cuántico de luz roja aumenta considerablemente.
Se preparó con éxito una serie de LED rojo anaranjado basados en InGaN de alta eficiencia utilizando esta tecnología. Cuando las longitudes de onda de emisión son 594, 608 y 621 nm, las eficiencias de conversión de energía son 30,1%, 24,0% y 16,8%, respectivamente. En comparación con los resultados informados anteriormente del mismo LED basado en InGaN de banda de ondas, la eficiencia de la luz es aproximadamente diez veces mayor.
Los investigadores creen que esta tecnología tiene más margen de mejora en el futuro. Al mismo tiempo, los resultados experimentales del equipo también demuestran que los materiales InGaN tendrán un gran potencial y perspectivas brillantes en la producción de chips de píxeles de luz roja para aplicaciones de visualización.
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