Investigation of InGaN-based red/green micro-light-emitting diodes

Abstract

We investigated the performance of InGaN-based red/green micro-light-emitting diodes (µLEDs) ranging from <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>98</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>98</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mspace width="thickmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msup> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mtext>µ</mml:mtext> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>17</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>17</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mspace width="thickmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msup> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mtext>µ</mml:mtext> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . The average forward voltage at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>10</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mspace width="thickmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msup> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mo>/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> was independent of the dimension of µLEDs. Red µLEDs exhibited a larger blueshift of the peak wavelength ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:mspace width="negativethinmathspace"/> <mml:mn>35</mml:mn> <mml:mspace width="thinmathspace"/> <mml:mspace width="thinmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> ) and broader full-width at half maximum ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mo>≥</mml:mo> <mml:mspace width="negativethinmathspace"/> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:mspace width="thinmathspace"/> <mml:mspace width="thinmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> ) at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mspace width="negativethinmathspace"/> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mspace width="negativethinmathspace"/> <mml:mn>50</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mspace width="thickmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msup> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">A</mml:mi> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mo>/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> compared to green µLEDs. We demonstrated that <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>47</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mn>47</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mspace width="thickmathspace"/> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:msup> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mtext>µ</mml:mtext> <mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> red µLEDs had an on-wafer external quantum efficiency of 0.36% at the peak wavelength of 626 nm, close to the red primary color defined in the recommendation 2020 standard.

Topics & Concepts