提高led显示屏发光效率的技术分析

InGaAlPLED通常是在GaAs衬底上外延生长InGaAlP发光区GaP窗口区制备而成。与InGaAlP相比，GaAs材料具有小得多的禁带宽度，因此，当短波长的光从发光区与窗口表面射入GaAs衬底时，将被悉数吸收，成为器件出光效率不高的主要原因. LED显示屏的发光效率是衡量其性能的关键指标，尤其是在能源效率和显示质量方面。本文主要讨论了提高LED显示屏发光效率的几种技术策略。 我们关注透明衬底技术。InGaAlP LED通常在GaAs衬底上外延生长，但由于GaAs的禁带宽度较小，短波长光会被吸收，导致出光效率低下。为了克服这一问题，可以使用透明衬底，如全透明的GaP晶体，替代GaAs衬底，从而减少光的吸收并提升量子效率。另外，通过在衬底和限制层间构建布喇格反射区，也能反射部分垂直射向衬底的光，改善出光特性。 金属膜反射技术也是一个有效的解决方案。这种方法通常涉及去除GaAs衬底，并在Si基底上蒸镀Al金属膜，通过熔接将两者结合。这使得从发光层射向基板的光线被反射回芯片表面，显著提高了器件的发光效率。 第三，表面微结构技术通过在芯片表面刻蚀微小的截角四面体结构，扩展了出光面积并改变光的折射方向，显著提升了透光效率。随着窗口层厚度的减小，出光效率得到进一步提高。例如，对于585-625nm波长的LED，经过纹理处理后的发光效率可以达到30lm/w，接近透明衬底器件的水平。 第四，倒装芯片技术也是一种改进方法。GaN基LED结构层在蓝宝石衬底上生长，P/N结发出的光通过P型区射出。然而，P型GaN的导电性能不佳，需要金属电极层来提供电流扩展。为了平衡电流扩展和出光效率，金属薄膜不能太薄，这会影响透光性。倒装芯片结构可以消除金属薄膜对出光效率的影响，提高整体性能。 芯片键合技术也是提升光电子器件性能的重要途径。由于没有天然材料满足所需的带宽差和折射指数变化，传统的异质外延技术可能导致成本增加和界面位错密度高。低温键合技术可以减少热失配，降低应力和位错，从而实现高质量的光电子集成器件。 通过透明衬底、金属膜反射、表面微结构、倒装芯片和芯片键合等技术，LED显示屏的发光效率得以显著提高，为LED显示技术的发展提供了坚实的基础。这些技术创新不仅改善了设备的能效，还促进了LED显示屏在各种应用中的广泛应用，如户外广告、室内显示和照明等。