630-nm red InGaN micro-light-emitting diodes (<20 μm × 20 μm) exceeding 1 mW/mm<sup>2</sup> for full-color micro-displays
Zhe Zhuang, Daisuke Iida, Martin Velazquez‐Rizo, Kazuhiro Ohkawa
Abstract
We demonstrated <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m1"> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> arrays of InGaN <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m2"> <mml:mrow> <mml:mn>17</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>μm</mml:mi> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mn>17</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>μm</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> micro-light-emitting diodes (μLEDs) with a peak wavelength from 662 to 630 nm at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m3"> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mi>–</mml:mi> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>cm</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . The on-wafer external quantum efficiency reached 0.18% at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m4"> <mml:mrow> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>cm</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . The output power density of the red μLEDs was obtained as <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m5"> <mml:mrow> <mml:mn>1.76</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>mW</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>mm</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , which was estimated to be higher than that of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m6"> <mml:mrow> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>μm</mml:mi> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>μm</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> AlInGaP red μLEDs ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="m7"> <mml:mrow> <mml:mo form="prefix">∼</mml:mo> <mml:mn>630</mml:mn> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>nm</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> ). Finally, we demonstrate that InGaN red/green/blue μLEDs could exhibit a wide color gamut covering 81.3% and 79.1% of the Rec. 2020 color space in CIE 1931 and 1976 diagrams, respectively.