基于单晶GaAs基板的InGaN纳米像素阵列
应用物理
2025-07-01 v2 材料科学
光学
摘要
镉镕氮化物(InGaN)量子阱(QW)微-和纳米尺度发光二极管(LED)是下一代超快光互连和增强/虚拟现实显示器的有前景的材料。然而，向纳米尺度扩展具有显著挑战，包括增强的非辐射表面复合、缺陷/位错相关的发射衰减以及纳米像素接触形成。本文演示了通过等离子辅助分子束外延生长(PAMBE)制备的、在显著低位错密度单晶GaAs基板上制造的应变工程纳米尺度蓝色LED像素。采用原子层沉积(ALD)的 sidewall 包合Al2O3，实现了良好的二极管行为，包括高正向阻值和极低反向泄漏。Monte Carlo分析表明，450nm纳米像素几乎100%地实现完全无位错的活性区域。电光测量显示亮蓝发射，峰值外部量子效率(EQE)达到0.46%。泊松-施罗dinger模拟揭示了量子阱中的部分应变松弛，有效缓解了量子限域 Stark效应(QCSE)。此外，有限差分时域(FDTD)模拟确认，纳米尺度几何结构比平面设计提高了40%以上的光提取效率，且独立于基板材料。这些结果为无位错、高亮度InGaN微LED阵列的可扩展路径奠定了基础，适用于先进显示和光子系统。
引用
@article{arxiv.2506.11408,
title = {InGaN Nanopixel Arrays on Single Crystal GaN Substrate},
author = {Nirmal Anand and Sadat Tahmeed Azad and Christy Giji Jenson and Dipon Kumar Ghosh and Md Zunaid Baten and Pei-Cheng Ku and Grzegorz Muziol and Sharif Sadaf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.11408},
year = {2025}
}