Na diode ndị na-ewepụta ìhè (LEDs) nke dabeere na GaN, ọganihu na-aga n'ihu na usoro uto epitaxial na nhazi ngwaọrụ emeela ka arụmọrụ quantum dị n'ime (IQE) dịkwuo nso na oke echiche ya. N'agbanyeghị ọganihu ndị a, arụmọrụ ọkụ zuru oke nke LEDs ka nwere oke site na arụmọrụ mwepụta ìhè (LEE). Ka sapphire na-aga n'ihu ịbụ ihe kachasị mkpa maka epitaxy GaN, ọdịdị elu ya na-arụ ọrụ dị mkpa n'ịchịkwa mfu anya n'ime ngwaọrụ ahụ.

Isiokwu a na-egosi ntụnyere zuru oke n'etiti ihe ndị e ji sapphire dị larịị mee na ihe e ji mee ihe atụihe ndị e ji sapphire mee (PSS)Ọ na-akọwapụta usoro anya na kristal nke PSS si eme ka arụmọrụ mwepụta ìhè dịkwuo mma ma kọwaa ihe kpatara PSS ji bụrụ ọkọlọtọ de facto na mmepụta LED dị elu.

1. Ịrụ ọrụ nke iwepụ ọkụ dị ka ihe dị mkpa

A na-ekpebi arụmọrụ quantum mpụga (EQE) nke LED site na ngwaahịa nke ihe abụọ bụ isi:

$EQE=IQE\times LEE\backslash ederede\{EQE\}\; =\; \backslash ederede\{IQE\}\; \backslash times\; \backslash ederede\{LEE\}$

EQE=IQE×LEE

Ọ bụ ezie na IQE na-atụle arụmọrụ nke njikọta redioaktivu n'ime mpaghara na-arụ ọrụ, LEE na-akọwa akụkụ nke photons emepụtara nke na-agbapụ ngwaọrụ ahụ nke ọma.

Maka ọkụ LED ndị e ji GaN kụọ n'elu sapphire substrates, LEE na nhazi ọdịnala na-abụkarị ihe dị ka 30–40%. Mmachi a na-ebilitekarị site na:

• Enweghị nkwekọ siri ike nke n'etiti GaN (n ≈ 2.4), sapphire (n ≈ 1.7), na ikuku (n ≈ 1.0)

• Mmetụta dị n'ime zuru oke (TIR) ​​siri ike na njikọ planar

• Ntinye foton n'ime akwa epitaxial na substrate

N'ihi ya, akụkụ dị ukwuu nke photon ndị e mepụtara na-enwe ọtụtụ ntụgharị uche dị n'ime ma ihe ahụ na-amịkọrọ ha ma ọ bụ na-agbanwe ha ka ha bụrụ okpomọkụ kama itinye aka na mmepụta ìhè bara uru.

2. Ihe ndị dị n'ime Sapphire dị larịị: Mfe nhazi ya na mmachi anya

2.1 Àgwà Nhazi

Ihe ndị dị n'elu sapphire dị larịị na-ejikarị usoro c-plane (0001) nke nwere elu dị larịị. A na-ejikarị ha eme ihe n'ọtụtụ ebe n'ihi:

• Ogo kristal dị elu

• Ezigbo nkwụsi ike na okpomọkụ na kemịkalụ

• Usoro mmepụta tozuru okè ma dị ọnụ ala

2.2 Àgwà Anya

Site n'echiche anya, njikọ planar na-eduga n'ụzọ mgbasa nke photon dị elu ma bụrụ nke a pụrụ ịkọwapụta. Mgbe photons emepụtara na mpaghara ọrụ GaN ruru interface GaN-air ma ọ bụ GaN-sapphire na akụkụ ihe merenụ gafere akụkụ dị mkpa, ntụgharị uche dị n'ime na-eme.

Nke a na-ebute:

• Mkpuchi foton siri ike n'ime ngwaọrụ ahụ

• Mmụba site na elektrọd ígwè na ọnọdụ ntụpọ

• Nkesa a na-amachi n'akụkụ nke ìhè a na-ewepụta

N'ikwu ya n'ụzọ dị mfe, ihe ndị e ji sapphire dị larịị mee anaghị enyere aka nke ukwuu n'ịlụso oke anya ọgụ.

3. Ihe ndị e ji achọ mma sapphire: Echiche na nhazi ihe owuwu

A na-emepụta ihe e ji aka kpụọ sapphire (PSS) site n'itinye usoro obere ma ọ bụ nanoscale nke oge ma ọ bụ nke dị ka nke nanoscale n'elu sapphire site na iji usoro fotolithography na etching.

Geometrị PSS a na-ahụkarị gụnyere:

• Ọdịdị kọnịk

• Ụlọ elu ndị dị n'akụkụ ụwa dum

• Atụmatụ pyramidal

• Ụdị kọn dị okirikiri ma ọ bụ nke a kpụkọrọ akpụkọ

Akụkụ njirimara a na-ahụkarị sitere na obere micrometer ruo ọtụtụ micrometers, yana ogologo, pitch, na okirikiri ọrụ a na-achịkwa nke ọma.

4. Usoro nke Mmeziwanye Mwepụta Ìhè na PSS

4.1 Mbelata Ntụgharị Uche Dị n'ime Nile

Ọdịdị PSS nke nwere akụkụ atọ na-agbanwe akụkụ mpaghara nke ihe na-eme na njikọ ihe. A na-atụgharị foton ndị ga-enwe ntụgharị uche zuru oke n'ime ókèala dị larịị gaa n'akụkụ n'ime kọn gbapụrụ agbapụ, nke na-eme ka ohere ha nwere ịpụ na ngwaọrụ ahụ dịkwuo elu nke ukwuu.

4.2 Mmeziwanye Mgbasa Anya na Ụzọ Nhazi

Usoro PSS na-ewebata ọtụtụ ihe omume ntụgharị uche na ntụgharị uche, na-eduga na:

• Nhazi nke ntụziaka mgbasa foton n'usoro

• Mmekọrita mụbara na njikọ mmịpụta ìhè

• Mbelata oge obibi foton n'ime ngwaọrụ ahụ

N'ọgụgụ ọnụọgụgụ, mmetụta ndị a na-eme ka ohere nke mwepụta foton dịkwuo elu tupu a na-amịkọrọ ya.

4.3 Nhazi Ndepụta Ntụgharị Dị Irè

Site n'echiche nke ihe nlereanya anya, PSS na-arụ ọrụ dị ka oyi akwa mgbanwe nke ihe nrịbama refractive dị irè. Kama mgbanwe mberede nke ihe nrịbama refractive site na GaN gaa na ikuku, mpaghara a na-eme ihe na-enye mgbanwe nke ihe nrịbama refractive nwayọọ nwayọọ, si otú a na-ebelata mfu ntụgharị Fresnel.

Usoro a yiri ihe mkpuchi mgbochi ntụgharị uche n'echiche, ọ bụ ezie na ọ dabere na anya geometric kama nnyonye anya nke ihe nkiri dị gịrịgịrị.

4.4 Mbelata na-apụtaghị ìhè nke Mfu Mmiri Anya

Site na ibelata ogologo ụzọ foton na igbochi ntụgharị uche dị n'ime ugboro ugboro, PSS na-ebelata ohere nke nnabata anya site na:

• Kọntaktị ígwè

• Ọnọdụ ntụpọ kristal

• Ntinye aka n'efu na GaN

Mmetụta ndị a na-enye aka na ma arụmọrụ ka mma yana arụmọrụ okpomọkụ ka mma.

5. Uru Ndị Ọzọ: Mmelite na Ogo Crystal

E wezụga mmezi anya, PSS na-emekwa ka mma ihe epitaxial dịkwuo mma site na usoro epitaxial overgrowth (LEO) lateral:

• A na-ebugharị ma ọ bụ kwụsị mgbasa nke sitere na njikọ sapphire-GaN

• Njupụta nke dislocation eriri na-ebelata nke ukwuu

• Mma kristal ka mma na-eme ka ntụkwasị obi ngwaọrụ na ndụ ọrụ ya dịkwuo mma

Uru abụọ a nke anya na nhazi na-eme ka PSS dị iche na ụzọ ndị e si eji ihe dị n'elu anya.

6. Ntụnyere ọnụọgụgụ: Sapphire dị larịị megide PSS

Uru arụmọrụ n'ezie dabere na geometry ụkpụrụ, ogologo ikuku emission, nhazi chip, na atụmatụ nkwakọ ngwaahịa.

7. Ntụle mgbanwe na ihe ndị a ga-atụle gbasara injinịa

N'agbanyeghị uru ya, PSS na-ewebata ọtụtụ ihe ịma aka bara uru:

• Usoro ndị ọzọ e ji atụ ihe na-eme ka ọnụ ahịa mmepụta ihe dịkwuo elu

• Ịhazi otu ụkpụrụ na omimi etch chọrọ njikwa ziri ezi

• Ụkpụrụ ndị a na-emezighị nke ọma nwere ike imetụta otu epitaxial n'ụzọ na-ezighị ezi

Ya mere, nhazi PSS bụ ọrụ dị iche iche gụnyere ịme ihe ngosi anya, injinia uto epitaxial, na imepụta ngwaọrụ.

8. Echiche Ụlọ Ọrụ na Echiche Ọdịnihu

N'ime mmepụta LED nke oge a, a naghịzi ewere PSS dị ka ihe mgbakwunye nhọrọ. N'ime ngwa LED nke dị ọkara na nke dị elu—gụnyere ọkụ nkịtị, ọkụ ụgbọala, na ọkụ azụ ngosipụta—ọ aghọọla teknụzụ ntọala.

Usoro nyocha na mmepe n'ọdịnihu gụnyere:

• Nhazi PSS dị elu ahaziri maka ngwa Mini-LED na Micro-LED

• Ụzọ ngwakọ ijikọta PSS na kristal photonic ma ọ bụ nhazi elu nanoscale

• Mgbalị na-aga n'ihu iji belata ọnụ ahịa na teknụzụ nhazi ihe atụ

Mmechi

Ihe ndị e ji sapphire mee na-anọchite anya mgbanwe dị mkpa site na nkwado igwe na-adịghị arụ ọrụ gaa na ihe ndị na-arụ ọrụ na ihe owuwu na ngwaọrụ LED. Site n'ịgwọta mfu nke mwepụta ìhè na mgbọrọgwụ ha - ya bụ njide anya na ntụgharị ihu - PSS na-eme ka arụmọrụ ka mma, ntụkwasị obi ka mma, na arụmọrụ ngwaọrụ na-agbanwe agbanwe.

N'ụzọ dị iche, ọ bụ ezie na ihe ndị dị larịị nke sapphire ka na-adọrọ adọrọ n'ihi nrụpụta ha na ọnụ ahịa dị ala, oke anya ha na-egbochi ha ịdị mma maka LED ndị na-abịa n'ihu na-arụ ọrụ nke ọma. Ka teknụzụ LED na-aga n'ihu na-agbanwe, PSS bụ ihe atụ doro anya nke otu injinia ihe nwere ike isi sụgharịa ozugbo ka ọ bụrụ uru arụmọrụ ọkwa sistemụ.