Группа исследователей из Сямыньского университета экспериментально продемонстрировала, что использование гексагональной мезаструктуры может значительно улучшить характеристики микрозелёных светодиодов (ВЕЛ) на основе нитрида индия-галлия (InGaN). Исследование, опубликованное в журнале *Оптика Выражать*, том 33, стр. 42747, 2025, подробно описывает, как оптимизация геометрии мезаструктуры микросветодиода может решить текущие проблемы однородности и повысить фотоэлектронную эффективность, что критически важно для технологий отображения и связи нового поколения. дддхххмесадддххх относится к выступающей области на микросветодиоде, которая образует светоизлучающую поверхность (ЛЕС) – основной компонент, излучающий свет.
1. Дизайн исследования: сравнение трёх мезаструктур и преимущества гексагональных структур
В данном исследовании сравнивались три мезаструктуры: круглая, квадратная и гексагональная. Все структуры были изготовлены из многослойных материалов нитрид индия-галлия/нитрид галлия (InGaN/GaN), выращенных на структурированных сапфировых подложках методом химического осаждения из газовой фазы металлоорганических соединений (МОЦВД).
Шестиугольная меза с шестью равномерно распределенными вершинами обеспечивает три ключевые оптимизации:
* Сокращает максимальное расстояние между центральным p-электродом и краем мезы, улучшая равномерность диффузии тока в активной области;
* Он устраняет проблему накопления углового тока, обычно встречающуюся в квадратных мезапанах, уменьшая области с низкой плотностью тока, которые приводят к снижению производительности;
* Он обладает сбалансированным соотношением периметра к площади электрода (P/A), оптимизируя эффективность инжекции носителей и подавляя паразитную рекомбинацию.
2. Ценность применения: основные сценарии и технологическое значение миниатюрных зеленых светодиодов
Миниатюрные зеленые светодиоды, работающие в диапазоне пиковой чувствительности человеческого глаза, являются ключевыми устройствами в таких областях, как цветные дисплеи высокой точности, системы дополненной/виртуальной реальности (АР/VR), фототерапия и связь с помощью видимого света.
Основная ценность данного исследования заключается в демонстрации того, что оптимизация микромасштабной структурной геометрии позволяет добиться количественного улучшения характеристик без изменения состава материала. Гексагональная мезаструктура, обладающая превосходной способностью к растеканию тока, низкими безызлучательными потерями и более высокой внешней квантовой эффективностью (ВКЭ), стала весьма перспективным структурным решением для высокоэффективных микродисплеев и светодиодов связи, идеально соответствуя отраслевой тенденции к миниатюризации, высокой яркости и длительному сроку службы фотонных устройств.
3. Экспериментальные данные: количественная оценка эксплуатационных преимуществ шестиугольных структур
При испытании электрических характеристик напряжение включения трех структурных устройств оставалось постоянным и составляло около 3,3 В, однако при высоких напряжениях смещения наблюдались существенные различия:
При напряжении смещения 10 В плотность тока шестиугольного светодиода достигла 285,8 А/см², что значительно превышает плотность тока квадратной (199,9 А/см²) и круглой (164,7 А/см²) мезаструктуры; эти данные указывают на то, что оптимизированный эффект распределения тока напрямую повышает эффективность инжекции носителей.
При увеличении тока длина волны излучения шестиугольного светодиода демонстрирует значительный сдвиг в синюю сторону на 2,9 нм, что означает, что более равномерное распределение носителей снижает эффект квантового ограничения.
При тестировании оптических характеристик преимущества шестиугольной структуры стали еще более очевидными:
При плотности тока инжекции 200 А/см² выходная плотность мощности шестиугольного микросветодиода достигла 4,94 Вт/см², превысив показатели круглой (3,86 Вт/см²) и квадратной (3,14 Вт/см²) структур;
Его внешняя квантовая эффективность (EQE) достигла пика в 19,9% при плотности тока 10,41 А/см², что выше, чем у круглых (16,9%) и квадратных (17,6%) устройств;
Ключевым показателем снижения эффективности с течением времени является скорость затухания EQE гексагональной структуры, которая составила всего 48,2% — ниже, чем у круглых (52,4%) и квадратных (56,1%) структур, что демонстрирует ее превосходные характеристики с точки зрения теплового баланса и баланса рекомбинации электронов и дырок.
