自支撑衬底上的红光InGaN micro-LED

该结构含24周期InGaN/GaN超晶格（SL）和两个蓝光InGaN量子阱（QW）组成的预应变层，中间由GaN量子势垒（QB）隔开。该结构发红光的部分包含单个量子阱，以及两个GaN势垒和氮化铝镓（AlGaN）帽层组成的三级结构。空穴注入由p型掺杂AlGaN电子阻挡层（EBL）和GaN接触层提供。

利用直写式电子束光刻制版、电感耦合等离子体蚀刻、氮化硅钝化的等离子体增强化学气相沉积（PECVD），制造出了红光InGaN LED的单一器件和阵列。这些器件未经刻意优化。

使用接触探针在晶圆上进行电测。以60°半角锥透过衬底收集光。

反向漏电流测量结果表明，器件侧壁损坏严重，而侧壁损坏可支配较小尺寸器件的性能。器件尺寸从20μm缩至1μm时，-5V下的反向漏电流从10^-3增至1 A/cm²。注入5 A/cm²正向电流时，自支撑氮化镓衬底（样品A）的峰值波长为631nm，图案化蓝宝石衬底（样品B）的峰值波长为603nm。两种光谱的半最大全宽（FWHM）均为60nm左右。

研究人员评论道：“样品A的波长较长，因为自支撑氮化镓衬底的晶格常数较大，有利于铟的掺入。”

蓝光量子阱（约460nm）的发光强度大约低10倍以上。一些辐射的波长更短（约400nm），因为电子越过了电子阻挡层并在复合前到达p-GaN接触层。

50 A/cm²条件下，样品A上达到的峰值外部量子效率（EQE）为：20μm器件1.73%，1μm器件0.86%。峰值波长为614nm。在相同注入条件下，样品B的峰值外部量子效率为1.05-1.62%，但波长已蓝移至590nm。一般来说，基于样品B（图案化蓝宝石衬底）的LED，其峰值波长较基于样品A（自支撑氮化镓衬底）的LED短40nm左右。

根据光线追踪模拟，研究人员估计，在样品A和样品B上，1μm LED的总峰值外部量子效率分别为1.95%和2.78%。相应的内部量子效率（IQE）约为7.09%和6.00%。

注入电流密度为10 A/cm²时，样品A上1μm LED（10x10阵列）的相对亮度差异为0.27，注入电流密度为100 A/cm² 时，相对亮度差异为0.13（图2）。样品B的相应值分别为0.79和0.29。