Японские ученые сделали красные светодиоды ярче для micro-LED-дисплеев
Ученые из Университета Осаки и Университета Рицумэйкан нашли способ сделать красные светодиоды на основе нитрида галлия ярче и стабильнее. Для этого они изменили плоскость роста кристалла, что усилило красное свечение более чем в 3,6 раза.
Источник: Shuhei Ichikawa. Схема полуполярного (20-21) излучателя света GaN, легированного ЕС, приводящего к ярко-красному свечению.
МОСКВА, 13 мая. /Новости науки/. Рост нитрида галлия с добавками европия на полуполярной кристаллической плоскости резко усилил красное свечение материала. К такому выводу пришли ученые из Университета Осаки и Университета Рицумэйкан, сообщила пресс-служба Университета Осаки.
Такие материалы считают перспективной основой для красных светодиодов в новых micro-LED-дисплеях. Эти экраны собирают из очень малых светодиодов. Они нужны для ярких, четких и энергоэффективных дисплеев с широкой цветовой гаммой.
Красный цвет остается одной из сложных задач для таких экранов. Синие и зеленые светодиоды уже делают на основе нитрида галлия и его соединений. Но для полноценного дисплея нужны еще компактные и стабильные красные источники света, которые можно разместить на той же платформе.
Ученые изучили нитрид галлия с добавками европия. Ионы европия дают узкое и стабильное красное излучение. Это важно, потому что цвет светодиода не должен заметно смещаться во время работы устройства.
Обычно такой материал выращивают на полярной плоскости GaN. Но при этом в кристалле возникает много низкоэффективных центров свечения. Они мешают получить сильный световой сигнал. В новой работе исследователи использовали полуполярную плоскость GaN с ориентацией (20-21).
Эксперимент показал, что такой подход меняет набор центров свечения внутри материала. Низкоэффективные центры, связанные со скоплениями европия, в полуполярном образце не появились. Зато число более эффективных центров резко выросло: центр OMVPE7 увеличился в 139 раз, а OMVPE8 — в 53 раза.
В итоге красное свечение стало более чем в 3,6 раза сильнее, чем у материала, выращенного обычным способом. При этом линия излучения стала уже. Это говорит о том, что прирост связан не просто с лучшим выходом света наружу, а с изменением внутренней структуры светящихся центров.
Авторы также выяснили, что при полуполярном росте в материал активнее включается кислород. По их мнению, кислород мешает европию собираться в малоэффективные кластеры и помогает формироваться более полезным центрам свечения.
Важным результатом стала и устойчивость при сильном возбуждении. Полуполярный образец слабее терял эффективность при росте мощности. Это значит, что материал может сохранять яркость в условиях, близких к работе реального светодиода.
По словам исследователей, новая технология может помочь создать сверхчеткие micro-LED-дисплеи с красными, зелеными и синими излучателями на одной платформе. Это важно для экранов нового поколения, включая устройства с очень высоким разрешением и стабильной цветопередачей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Такие материалы считают перспективной основой для красных светодиодов в новых micro-LED-дисплеях. Эти экраны собирают из очень малых светодиодов. Они нужны для ярких, четких и энергоэффективных дисплеев с широкой цветовой гаммой.
Красный цвет остается одной из сложных задач для таких экранов. Синие и зеленые светодиоды уже делают на основе нитрида галлия и его соединений. Но для полноценного дисплея нужны еще компактные и стабильные красные источники света, которые можно разместить на той же платформе.
Ученые изучили нитрид галлия с добавками европия. Ионы европия дают узкое и стабильное красное излучение. Это важно, потому что цвет светодиода не должен заметно смещаться во время работы устройства.
Обычно такой материал выращивают на полярной плоскости GaN. Но при этом в кристалле возникает много низкоэффективных центров свечения. Они мешают получить сильный световой сигнал. В новой работе исследователи использовали полуполярную плоскость GaN с ориентацией (20-21).
Эксперимент показал, что такой подход меняет набор центров свечения внутри материала. Низкоэффективные центры, связанные со скоплениями европия, в полуполярном образце не появились. Зато число более эффективных центров резко выросло: центр OMVPE7 увеличился в 139 раз, а OMVPE8 — в 53 раза.
В итоге красное свечение стало более чем в 3,6 раза сильнее, чем у материала, выращенного обычным способом. При этом линия излучения стала уже. Это говорит о том, что прирост связан не просто с лучшим выходом света наружу, а с изменением внутренней структуры светящихся центров.
Авторы также выяснили, что при полуполярном росте в материал активнее включается кислород. По их мнению, кислород мешает европию собираться в малоэффективные кластеры и помогает формироваться более полезным центрам свечения.
Важным результатом стала и устойчивость при сильном возбуждении. Полуполярный образец слабее терял эффективность при росте мощности. Это значит, что материал может сохранять яркость в условиях, близких к работе реального светодиода.
По словам исследователей, новая технология может помочь создать сверхчеткие micro-LED-дисплеи с красными, зелеными и синими излучателями на одной платформе. Это важно для экранов нового поколения, включая устройства с очень высоким разрешением и стабильной цветопередачей.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
