日本及法國科學家提升LED亮度,傚率高達20倍

最近,日本及法國研究人員證實,在LED中利用V字型脊狀結構來取代平板晶圓,能夠使光提取效率提升20倍,該研究小組已經製造出第一個借助耦合倏逝波(evanescent wave)來提升LED的光提取效率的半導結構。

通常倏逝波是在total internal reflection的過程中產生,這種波一離開反射介面就會迅速衰減。全內反射是限制光電器件發光效率的主因,LED製造商為了增加產品整體的發光效能,正不斷設法提升提取效率並消除全內反射。最近,日本工業技術總合研究所(AIST)的人員利用倏逝波在脊狀結構處產生建設性耦合,從具有脊狀結構的砷化鎵量子井中提取出至少50%的發光率。


圖:倏逝波耦合(Evanescent wave coupling)

AIST的研究人員以MOCVD在表面已經刻蝕出脊形的基板上製造所要的結構,並測量樣品的光致發光,結果得到約50%的提取光效率,這約是傳統平板結構的20倍。該小組在巴黎納米研究所的支援下,透過物理過程的類比確認倏逝波在扮演著重要的角色。當脊狀的脊背含有一寬度為0.5μm的平臺時,光提取率達到最大,並隨著平臺寬度增加而迅速減少。研究人員表示,AIST正在使用此機制製造電激發式LED,他們將是第一個倏逝波應用於此的團隊。

圖:Ridged epitaxial structure

目前,英國Glasgow大學Faiz Rahman正致力於利用納米壓印法提升LED的光提取率,他表示AIST使用的機制類似聲波原理,對於提升LED亮度來說是一種創新。Rahman指出,AIST基板結構的製造方法與其他LED研究團隊直接在外延結構上定義圖案的方法截然不同,製作溝槽基板(grooved susbtrate)的難易程度將決定這項技術未來的發展。

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