Изследователски екип от университета в Ксиамен експериментално демонстрира, че използването на хексагонална меза структура може значително да подобри производителността на микрозелените светодиоди (Светодиод) от индиево-галиев нитрид (InGaN). Изследването, публикувано в *Оптика Експрес*, том 33, страница 42747, 2025 г., описва как оптимизирането на геометрията на микроLED мезата може да реши настоящите проблеми с еднородността и да подобри фотоелектронната ефективност – решаващо за технологиите за дисплеи и комуникации от следващо поколение. „Ддддхххмесаддххх“ се отнася до повдигнатата област на микроLED-а, която образува светлоизлъчващата повърхност (ЛЕС), основният компонент за излъчване на светлина.
1. Изследователски дизайн: Сравнение на три меза структури и предимствата на шестоъгълните структури
Това проучване сравнява три меза структури: кръгла, квадратна и шестоъгълна. Всички структури са изработени от многослойни материали индиево-галиев нитрид/галиев нитрид (InGaN/GaN), отгледани върху моделирани сапфирени подложки, използвайки металоорганично химическо отлагане от пари (MOCVD).
Шестоъгълната меза, с шестте си равномерно разпределени върха, постига три ключови оптимизации:
* Скъсява максималното разстояние между централния p-електрод и ръба на мезата, подобрявайки равномерността на дифузията на тока в активната област;
* Облекчава проблема с натрупването на ток в ъглите, често срещан в квадратни меза, намалявайки областите с ниска плътност на тока, които водят до влошаване на производителността;
* Притежава балансирано съотношение периметър-площ на електрода (P/A), оптимизирайки ефективността на инжектиране на носители, като същевременно потиска паразитната рекомбинация.
2. Приложна стойност: Основни сценарии и технологично значение на миниатюрни зелени светодиоди
Миниатюрни зелени светодиоди, работещи в диапазона на пикова чувствителност на човешкото око, са ключови устройства в области като висококачествени цветни дисплеи, системи за добавена/виртуална реалност (Допълнена реалност/Виртуална реалност), фототерапия и комуникация с видима светлина.
Основната стойност на това изследване се състои в демонстрирането, че оптимизацията на микромащабната структурна геометрия може да постигне количествено измерими подобрения в производителността, без да се променя съставът на материала. Хексагоналната меза, с превъзходната си способност за разпределение на тока, по-ниските нерадиационни загуби и по-високата външна квантова ефективност (Еквивалентна екологична ефективност), се превърна в обещаващо структурно решение за високоефективни микро-дисплейни и комуникационни светодиоди, като се вписва идеално в тенденцията на индустрията към миниатюризирани, високояркостни и дълготрайни фотонни устройства.
3. Експериментални данни: Количествено определяне на предимствата на шестоъгълните структури в производителността
При тестовете за електрически характеристики, напрежението на включване на трите структурни устройства остана постоянно на около 3,3 V, но при високи напрежения на отклонение се наблюдаваха значителни разлики:
При напрежение на отклонение от 10V, плътността на тока на шестоъгълния светодиод достигна 285,8 A/см², което значително надвишава тази на квадратната (199,9 A/см²) и кръглата (164,7 A/см²) меза; тези данни показват, че оптимизираният ефект на разпространение на тока директно подобрява ефективността на инжектиране на носителите.
С увеличаване на тока, дължината на вълната на емисия на хексагоналния светодиод показва значително изместване в синьо от 2,9 нм, което означава, че по-равномерното разпределение на носителите намалява ефекта на квантовото ограничение.
При тестовете за оптични характеристики, предимствата на шестоъгълната структура станаха още по-очевидни:
При плътност на инжектиращия ток от 200 A/см², плътността на изходната мощност на хексагоналния микро-Светодиод достигна 4,94 W/см², надвишавайки тази на кръглите (3,86 W/см²) и квадратните (3,14 W/см²) структури;
Неговата външна квантова ефективност (Еквивалентна екологична ефективност) достигна пик от 19,9% при плътност на тока от 10,41 A/см², което е по-високо от това на кръгли (16,9%) и квадратни (17,6%) устройства;
Като ключов индикатор за влошаване на ефективността с ток, скоростта на затихване на Еквивалентна екологична ефективност на хексагоналната структура е само 48,2%, по-ниска от тази на кръглите (52,4%) и квадратните (56,1%) структури, което демонстрира превъзходните ѝ характеристики в термичния баланс и баланса на електронно-дупковата рекомбинация.
