1 福州大学 物理与信息工程学院, 平板显示技术国家和地方联合工程实验室, 福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室), 福建 福州 350108
量子点(Quantum dots)由于具有优异的光电特性,广泛应用于发光与显示、太阳能电池、光催化等领域,它的发现和合成获得了2023年诺贝尔化学奖。采用量子点色转换的Micro?LED全彩化显示技术无需巨量转移,有望实现大规模量产,然而,量子点在高强度Micro?LED出光激发下的性能和寿命仍存在局限。基于此,本文研究了基于量子点@有序介孔(QDs@SBA?15)复合材料的Micro?LED色转换技术及其特性,有序介孔分子筛载体独特的孔道结构不仅能够有效提升Micro?LED色转换和光提取效率,且致密的有序介孔材料也一定程度上保障了量子点的稳定性。首先,通过时域有限差分方法(FDTD)建立了Micro?LED仿真模型,探究量子点粒径和有序介孔材料的孔径对光提取效率的影响;基于仿真结果指导,进一步采用物理共混法制备了QDs@SBA?15复合材料,通过透射光谱、荧光激发光谱、紫外?可见光吸收谱等手段对其进行表征并确定浓度配比;最后,将该复合材料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合固化成膜,并研究了其光致发光性能。实验结果发现,量子点粒径和介孔材料孔径的匹配度以及量子点和有序介孔材料的比例浓度是影响QDs@SBA?15复合材料发光效率及Micro?LED色转换性能的关键因素;通过优化,所得复合材料可获得优异的发光性能以及良好的环境稳定性,相比于纯量子点色转换层,复合材料的光提取效率提升了81.73%,复合材料的环境稳定性提升了14.33%,以Micro?LED作为蓝光光源组成的三基色发光器件工作色域达到了104.52% NTSC。本研究为量子点色转换Micro?LED显示技术提供了理论指导,为实现Micro?LED全彩化开辟了新路径。
量子点 有序介孔材料 色转换 Micro-LED quantum dots ordered mesoporous materials color conversion Micro-LED
Author Affiliations
Abstract
School of Information and Communication Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
This paper has proposed an experimental system for non-orthogonal multiple access (NOMA) wireless optical communication in challenging underwater turbulent environments, employing the gallium nitride (GaN)-based micro-LED array. This design of the GaN-based micro-LED array enables the independent transmission of signals from distinct data streams within the NOMA framework, facilitating direct optical power-domain superposition of NOMA signals. The experimental setup involves emulating oceanic turbulence channels, characterized by varying the level of scintillation intensity, to thoroughly investigate the bit error rate (BER) performance. The outcomes unequivocally demonstrate the superiority of our proposed NOMA scheme, as compared to conventional circuit-driven optical NOMA systems utilizing fixed LED array grouping, particularly in the presence of turbulent underwater channels. The proposed NOMA scheme exhibits consistently superior BER performance and maintains excellent linearity at the lower frequencies while effectively mitigating signal distortion at the higher frequencies.
optical non-orthogonal multiple access gallium nitride-based micro-LED array oceanic turbulence channels bit error rate Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030101
1 福州大学 物理与信息工程学院,福州 35008
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室,福州 350108
3 晋江市博感电子科技有限公司,福建 泉州 62200
从仿真角度出发,分析设计了基于量子点膜色转换方案像素点的整体结构模型,首先构建了蓝光Micro LED(micro light‑emitting diode,Micro LED)结构模型,研究了表面粗化和二维光栅两种提升Micro LED光提取效率(light extraction efficiency,LEE)的表面微结构;然后分别分析了有无该结构的蓝光Micro LED与侧壁挡光介质结合组成蓝色子像素点的LEE和光强分布随侧壁倾角变化的趋势;接着优化了量子点膜的模型参数,并分析了有无表面微结构的蓝光Micro LED对红绿子像素点光转换效率和光强分布的影响;最后对上述不同结构全彩像素点整体的色偏性能做了对比研究。仿真结果表明,具备表面粗化蓝光Micro LED和侧壁反射型挡光介质的像素点在0°~50°倾角下均可获得较大的正面LEE和低于0.02的色偏,相比其他结构更适合于量子点膜色转换方案。
微缩矩阵化发光二极管 全彩显示 量子点膜 像素点 色偏 Micro LED full-color display quantum dot film pixel point color shift
1 福州大学 平板显示技术国家地方联合工程实验室,中国福建光电信息科学与技术创新实验室,福州35000
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室,福州350100
3 瑞典查尔摩斯理工大学, 量子器件物理实验室, 哥德堡41296
4 西安交通大学 电信学部, 西安71009
5 晋江市博感电子科技有限公司,泉州362200
采用成本低廉、操作简单的液态淀积法成功制备了HfO2薄膜,分析了液态淀积法制备氧化铪薄膜的反应机理,测试了薄膜的表面形貌、组成成分,以及光学特性和电学性能。结果表明:液态淀积法制备的氧化铪薄膜结构致密且连续,化学组分纯正;经过500 ℃退火后,氧化铪薄膜的透光率在92%以上;以40 nm氧化铪为电介质制成平板电容后,当电压为1 V时漏电流密度是3.56×10-7 A/cm2;1 MHz频率下的电容值为1.05 nF,经计算得出介电常数为18.9。液态淀积法制备氧化铪薄膜的成功,为使用氧化铪薄膜作为Micro LED器件的侧壁钝化层提供了一种成本低廉、工艺简便的方法。
液态淀积法 氧化铪薄膜 微米级发光二极管显示器 liquid deposition method HfO2 film Micro LED
Author Affiliations
Abstract
1 National Integrated Circuit Industry and Education Integration Innovation Platform, Department of Electronic Science, Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Innovation Laboratory for Sciences and Technologies of Energy Materials of Fujian Province (IKKEM), Xiamen 361005, China
3 College of Electrical and Computer Engineering, Yang Ming Chiao Tung University, Hsinchu 30010, Taiwan, China
4 Semiconductor Research Center, Hon Hai Research Institute, Taipei 11492, Taiwan, China
Micro-light-emitting diodes (micro-LEDs) with outstanding performance are promising candidates for next-generation displays. To achieve the application of high-resolution displays such as meta-displays, virtual reality, and wearable electronics, the size of LEDs must be reduced to the micro-scale. Thus, traditional technology cannot meet the demand during the processing of micro-LEDs. Recently, lasers with short-duration pulses have attracted attention because of their unique advantages during micro-LED processing such as noncontact processing, adjustable energy and speed of the laser beam, no cutting force acting on the devices, high efficiency, and low cost. Herein, we review the techniques and principles of laser-based technologies for micro-LED displays, including chip dicing, geometry shaping, annealing, laser-assisted bonding, laser lift-off, defect detection, laser repair, mass transfer, and optimization of quantum dot color conversion films. Moreover, the future prospects and challenges of laser-based techniques for micro-LED displays are discussed.
laser micro-LED nano-processing defective detection laser repair mass transfer quantum dot Opto-Electronic Science
2023, 2(10): 230028
南京大学 电子科学与工程学院 江苏省光电信息功能材料重点实验室,南京 210023
结温及载流子温度因作为影响LED发光效率的重要参数而广受关注。文章研究了GaN基蓝光集成传感微小尺寸发光二极管(micro-LED)的光致发光(PL)光谱、载流子温度等随结温的变化规律。通过内置集成传感单元芯片,设计实现了GaN基蓝光micro-LED在0.04~53.4 A/cm2电流密度下结温和PL光谱的实时精确测量,并将正向电压法测量结温的低温端范围拓展至123 K。结果表明,低温下由于载流子泄漏、串联电阻的原因,结温与正向电压的线性斜率发生变化。针对PL光谱使用高能侧斜率法计算得到不同电流密度下的载流子温度,发现载流子温度与结温在所研究的结温和电流密度范围内可以近似用二次方程拟合,并对载流子温度随结温和电流密度变化的规律进行了分析和解释。
微小尺寸发光二极管 电致发光光谱 结温 载流子温度 micro-LED electroluminescence junction temperature carrier temperature
1 上海应用技术大学 理学院,上海 201418
2 浙江安贝新材料股份有限公司,浙江 湖州 313000
3 宁波朗格照明电器有限公司,浙江 宁波 315000
4 广东皇智照明科技有限公司,广东 中山 528400
5 惠创科技(台州)有限公司,浙江 台州 318000
6 浙江绿龙新材料有限公司,浙江 海宁314419
7 西双版纳承启科技有限公司,云南 西双版纳 666100
氮化镓作为第三代照明器件材料相较于第一代硅与第二代砷化镓在性能上有了很大提高,基于氮化镓的Micro-LED器件也愈发被人们所关注。然而由于在传统c面上生长的LED其自身所固有的一些缺陷往往在实际应用中发射效率不高,如存在量子限制斯塔克效应、绿色间隙、载流子传输等问题。基于非极性或半极性的LED没有极化电场,具有较强的内量子效率,电子和空穴复合机率大等优点,对非极性和半极性Micro-LED器件的研究与应用引起了人们很大的兴趣。本文对非极性和半极性Micro-LED器件研究现状进行综述。首先从量子限制斯托克效应、绿色间隙、载流子传输、效率下降4个方面介绍了非极性和半极性氮化镓基材料的优势。接着针对缺陷位错、增加光提取效率与在不同电流密度下实现全彩显示等问题,介绍了芯片成形、图案刻蚀与阵列这3种技术,最后对Micro-LED作为下一代显示引领者进行了展望。希望对Micro-LED今后的研究有所帮助。
氮化镓 Micro-LED 非极性 半极性 gallium nitride Micro-LED nonpolar semipolar