单晶LED实现从红到蓝的全彩可调谐

在光电新创企业Ostendo Technologies的产品开发蓝图中有一款可携式的光场显示器，能够利用由标准半导体制程设备制造的微型芯片投射出完整的三维(3D)全像图。

当然，为了提供合适的分辨率，这种投影机芯片的各个立体像素和微光学组件必须显著缩小尺寸，才能让整个芯片很容易地安装到目前纤薄的智能型手机中。

因此，在朝此方向发展的一个步骤是开发单晶整合的全彩LED数组，其中的每个LED都能经由驱动输出包括全白混合色彩组合的任何颜色。Ostendo Technologies的研究人员日前就为LED设计领域带来了这个小小的改善，而其研究结果也发表在《AIP Advances》期刊的“带中介载子阻障层的GaN单晶全彩LED生长”(Growth of monolithic full-color GaN-based LED with intermediate carrier blocking layers)一文中。

这篇文章的第一作者——Ostendo Technologies创办人兼首席执行官Hussein S. El-Ghoroury分享了透过通用金属有机化学沉积(MOCVD)制程实现基于氮化镓(GaN)的创新三色LED设计。

图1：基于InGaN的单晶三色多层LED结构示意图

Hussein的研究团队利用特殊设计的中介载子阻挡层(ICBL)，控制多个量子阱(QW)彼此堆栈的主动区内载子注入分布，从而有效地将多数载子导入经设计的量子阱内，使其得以重新组合，并根据整个组件的电流密度产生QW的特定波长光源。

研究人员设计的这种InGaN单晶LED能够从具有某种选定电流密度的组件中发出三原色的光——从650nm开始，然后随着注入电流的增加，逐渐减少到460nm或更低。

这些单晶LED的外延结构生长在c平面(0001)蓝宝石基板上，同时在多量子阱(MQW)主动区整合各种基于AlGaN的合金层，控制载子的分布以及提高材料质量。蓝色和绿色阱之间的ICBL是由两个5nm GaN夹层间的10nm Al0.07Ga0.93N组成。绿色和红色阱之间的ICBL则由两个5nm GaN夹层间的10nm Al0.20Ga0.80N组成。

在改变注入电流时，发射出的光线分别在15mA、200mA和400mA时从红色(650nm)改变为绿色(530nm)，再逐渐变成蓝色(460nm)。

图2：(a)-(f)，在不同注入电流下发射的全彩影像

图3：从三色LED晶圆发出的三种光致发光(红色、绿色和蓝色)

在低电流(约5mA)时，这种组件首先会发射红光，然后随着电流的增加逐渐变为琥珀色、黄色、绿色和蓝色。研究人员在其论文中表示，透过使用不同的电流脉冲密度和宽度组合，就能够组合出所有的颜色。Ostendo Technologies如今正忙着于利用相邻不同像素之间的相关色温而改善这种颜色混合技术，以便取得包括白光等其它各种颜色。

编译：Susan Hong

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

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