Diode-yada iftiinka soo saara (LEDs) ee ku salaysan GaN, horumarka joogtada ah ee farsamooyinka koritaanka epitaxial iyo qaab-dhismeedka qalabka ayaa horseeday hufnaanta kumaanta gudaha (IQE) oo si isa soo taraysa ugu dhow heerkeeda ugu sarreeya ee aragtiyeed. Iyadoo ay jiraan horumarkan, waxqabadka guud ee iftiinka ee LED-yada ayaa si aasaasi ah u xaddidan hufnaanta soo saarista iftiinka (LEE). Maadaama safayr uu sii ahaanayo walxaha ugu badan ee substrate-ka ee epitaxy-ga GaN, qaab-dhismeedkiisa dusha sare wuxuu door muhiim ah ka ciyaaraa xakamaynta khasaaraha indhaha ee qalabka.

Maqaalkani wuxuu soo bandhigayaa isbarbardhig dhammaystiran oo u dhexeeya substrate-ka safayr fidsan iyo qaabaysanSubstrates safayr ah (PSS)Waxay sharraxaysaa farsamooyinka indhaha iyo kiristaaliga ee PSS ay kor u qaaddo hufnaanta soo saarista iftiinka waxayna sharraxaysaa sababta PSS ay u noqotay heer caadi ah oo ku saabsan wax soo saarka LED-ka ee waxqabadka sare leh.

1. Waxtarka Soo Saarista Iftiinka oo ah Daloolo Aasaasi ah

Waxtarka kuantumka dibadda (EQE) ee LED waxaa lagu go'aamiyaa natiijada laba arrimood oo aasaasi ah:

$EQE=IQE\times LEE\backslash qoraal\{EQE\}\; =\; \backslash qoraal\{IQE\}\; \backslash times\; \backslash qoraal\{LEE\}$

EQE=IQE×LEE

In kasta oo IQE ay cabbirayso waxtarka isku-darka shucaaca ee gobolka firfircoon, LEE waxay sharraxaysaa jajabka fotonada la soo saaray ee si guul leh uga baxsanaya aaladda.

Nalalka LED-ka ee ku salaysan GaN ee lagu beero substrate-ka safayr, LEE ee naqshadaha caadiga ah badanaa waxay ku kooban tahay qiyaastii 30-40%. Xaddidaaddani waxay inta badan ka timaaddaa:

• Isbarbardhig la'aan daran oo ku saabsan tusmada soo noqnoqota ee u dhaxaysa GaN (n ≈ 2.4), safayr (n ≈ 1.7), iyo hawada (n ≈ 1.0)

• Milicsiga gudaha ee xooggan (TIR) ​​ee is-dhexgalka toosan

• Dabinnada photon ee ku jira lakabka epitaxial-ka iyo substrate-ka

Sidaas darteed, qayb muhiim ah oo ka mid ah fotonada la soo saaray waxay maraan dib-u-eegisyo gudaha ah oo badan waxaana ugu dambeyntii nuuga walaxda ama loo beddelaa kuleyl halkii ay ka qayb qaadan lahaayeen wax soo saarka iftiinka waxtarka leh.

2. Substrates Sapphire Fidsan: Fududeynta Qaab-dhismeedka oo leh Xayiraadaha Indhaha

2.1 Astaamaha Qaab-dhismeedka

Substrates-ka safayr-ka ee fidsan waxay badanaa adeegsadaan jiho c-plane (0001) oo leh dusha siman oo toosan. Si ballaaran ayaa loo isticmaalay sababtoo ah:

• Tayada sare ee kristalinta

• Xasillooni heer sare ah oo kulka iyo kiimikada ah

• Habab wax soo saar oo qaangaar ah oo kharash-ool ah

2.2 Dhaqanka Indhaha

Marka laga eego dhinaca indhaha, is-dhexgalka toosan waxay horseedaan waddooyin faafin photon oo aad u jihaysan oo la saadaalin karo. Marka fotonada laga soo saaro gobolka firfircoon ee GaN ay gaaraan is-dhexgalka GaN-air ama GaN-sapphire xagasha dhacdooyinka ee ka sarreeya xagasha muhiimka ah, milicsiga gudaha oo dhan ayaa dhaca.

Tani waxay keenaysaa:

• Xayiraad xoog leh oo ku saabsan sawir-qaadista qalabka dhexdiisa

• Nuugista oo kordhay oo ay sameeyeen elektroodhada birta iyo xaaladaha cilladaha

• Qaybin xaddidan oo xagal ah oo iftiinka la sii daayo ah

Asal ahaan, substrates safayr siman waxay bixiyaan caawimo yar oo ku saabsan ka gudubka xannibaadda indhaha.

3. Substrates Sapphire ah oo qaabaysan: Fikradda iyo Naqshadeynta Qaab-dhismeedka

Substrate safayr ah oo qaabaysan (PSS) ayaa la sameeyaa iyadoo la soo bandhigayo qaab-dhismeedyo yaryar ama nanoscale oo xilliyeed ah ama kuwo isku mid ah dusha sare ee safayr iyadoo la adeegsanayo farsamooyin sawir-qaadis iyo qoryo-qori.

Joomatariyada caadiga ah ee PSS waxaa ka mid ah:

• Qaab-dhismeedyada koonikada

• Domesfire ah

• Astaamaha Ahraamta

• Qaabab koon ah oo wareegsan ama la jarjaray

Cabbirrada astaamaha caadiga ah waxay u dhexeeyaan mitir-hoosaad ilaa dhowr mitir, iyadoo dhererkoodu si taxaddar leh loo xakameeyey, garaaca, iyo wareegga shaqada.

4. Hababka Kobcinta Soo Saarista Iftiinka ee PSS

4.1 Xakamaynta Milicsiga Guud ee Gudaha

Qaab-dhismeedka saddex-geesoodka ah ee PSS wuxuu wax ka beddelaa xaglaha maxalliga ah ee dhacdooyinka is-dhexgalka walxaha. Sawir-qaadayaasha haddii kale la kulmi lahaa milicsiga gudaha oo dhan ee xuduud siman ayaa loo weeciyaa xaglaha gudaha ee koonaha baxsashada, taasoo si weyn u kordhinaysa fursadda ay uga bixi karaan qalabka.

4.2 Kala-soocidda Indhaha oo La Xoojiyay iyo Kala-soocidda Waddada

Qaab-dhismeedka PSS wuxuu soo bandhigayaa dhacdooyin badan oo dib-u-jaris iyo milicsi ah, taasoo horseedaysa:

• Kala soocidda tilmaamaha faafinta fotonka

• Is-dhexgalka kordhay ee is-dhexgalka soo saarista iftiinka

• Waqtiga degenaanshaha photon-ka ee qalabka oo yaraatay

Tirakoob ahaan, saameyntani waxay kor u qaadaysaa suurtagalnimada soo saarista photon ka hor inta aysan nuugin.

4.3 Qiimaynta Tusmada Waxtarka leh ee Refractive

Marka laga eego dhinaca qaabaynta indhaha, PSS waxay u dhaqantaa sidii lakab kala-guur ah oo tusmada refractive ah oo wax ku ool ah. Halkii ay ka ahaan lahayd isbeddel degdeg ah oo tusmada refractive ah oo ka yimaada GaN una socda hawada, gobolka qaabaysan wuxuu bixiyaa kala duwanaansho tusmada refractive ah oo tartiib tartiib ah, taasoo yaraynaysa khasaaraha ka soo baxa milicsiga Fresnel.

Habkani wuxuu fikrad ahaan la mid yahay dahaarka ka hortagga milicsiga, inkastoo uu ku tiirsan yahay indhaha joomatari halkii uu ka ahaan lahaa faragelin filim khafiif ah.

4.4 Hoos u dhac aan toos ahayn oo ku yimaada Lumitaanka nuugista indhaha

Iyadoo la soo gaabinayo dhererka wadada photon-ka iyo xakamaynta milicsiga gudaha ee soo noqnoqda, PSS waxay yareysaa suurtagalnimada nuugista indhaha iyadoo:

• Xiriirada birta ah

• Xaaladaha cilladda kiristaalka

• Nuugista side-free-ka ee GaN

Saameyntani waxay gacan ka geysataa labadaba hufnaan sare iyo waxqabadka kulaylka oo la hagaajiyay.

5. Faa'iidooyin Dheeraad ah: Horumarinta Tayada Crystal

Marka laga soo tago kor u qaadista indhaha, PSS waxay sidoo kale hagaajisaa tayada walxaha epitaxial iyada oo loo marayo farsamooyinka korriinka epitaxial ee lateral (LEO):

• Kala-goysyada ka soo jeeda is-dhexgalka safayr-GaN ayaa la wareejinayaa ama la joojinayaa

• Cufnaanta kala-baxa dunta ayaa si weyn hoos ugu dhacday

• Tayada kristal ee la hagaajiyay waxay kor u qaadaysaa isku halaynta qalabka iyo cimriga hawlgalka

Faa'iidadan laba-geesoodka ah ee indhaha iyo qaab-dhismeedka ayaa kala soocda PSS iyo hababka qaab-dhismeedka dusha sare ee indhaha oo keliya.

6. Isbarbardhigga Tirakoobka: Sapphire Fidsan iyo PSS

Faa'iidooyinka dhabta ah ee waxqabadka waxay ku xiran yihiin qaab-dhismeedka qaabka, hirarka qiiqa, qaab-dhismeedka jajabka, iyo istaraatiijiyadda baakadaha.

7. Tixgelinta Is-weydaarsiga iyo Injineernimada

Iyadoo ay faa'iidooyin leedahay, PSS waxay soo bandhigaysaa dhowr caqabadood oo wax ku ool ah:

• Tallaabooyinka dheeraadka ah ee lithography iyo qodista ayaa kordhiya kharashka wax soo saarka

• Midnimada qaabka iyo qoto dheeraanta xoqidda waxay u baahan yihiin xakameyn sax ah

• Qaababka aan si fiican loo habeyn waxay si xun u saameyn karaan isku-dhafka epitaxial

Sidaa darteed, hagaajinta PSS waa shaqo isku dhafan oo ku lug leh jilitaanka indhaha, injineernimada koritaanka epitaxial, iyo naqshadeynta qalabka.

8. Aragtida Warshadaha iyo Aragtida Mustaqbalka

Soo saarista LED-ka casriga ah, PSS hadda looma arko inay tahay horumarin ikhtiyaari ah. Codsiyada LED-ka ee awoodda dhexe iyo tan sare leh - oo ay ku jiraan iftiiminta guud, nalalka baabuurta, iyo nalalka dambe ee bandhigga - waxay noqotay tignoolajiyad aasaasi ah.

Isbeddellada cilmi-baarista iyo horumarinta mustaqbalka waxaa ka mid ah:

• Naqshadaha PSS ee horumarsan ee loogu talagalay codsiyada Mini-LED iyo Micro-LED

• Hababka isku-dhafka ah ee isku daraya PSS iyo kiristaallada photonic ama qaab-dhismeedka dusha sare ee nanoscale

• Dadaallada joogtada ah ee ku aaddan dhimista kharashka iyo tiknoolajiyada qaabaynta la miisaami karo

Gunaanad

Substrate-yada safayr-ka ee qaabaysan waxay matalaan kala-guur aasaasi ah oo ka imanaya taageerooyinka farsamada ee aan firfircoonayn una gudbaya qaybaha indhaha iyo qaab-dhismeedka ee aaladaha LED-ka. Iyadoo wax laga qabanayo khasaaraha soo saarista iftiinka ee xididkooda - gaar ahaan xannibaadda indhaha iyo milicsiga is-dhexgalka - PSS waxay suurtogal ka dhigaysaa hufnaan sare, isku hallayn la hagaajiyay, iyo waxqabad qalab oo joogto ah.

Taas bedelkeeda, halka walxaha safayr-ka ee siman ay weli soo jiidasho leeyihiin sababtoo ah wax soo saarkooda iyo kharashkooda oo hooseeya, haddana xaddidaadahooda indhaha ee dabiiciga ah waxay xaddidayaan ku habboonaanshahooda LED-yada waxtarka sare leh ee jiilka soo socda. Maadaama tignoolajiyada LED-ku ay sii socoto inay horumarto, PSS waxay u taagan tahay tusaale cad oo ah sida injineernimada agabku ay si toos ah ugu tarjumi karto faa'iidooyinka waxqabadka heerka nidaamka.