Ho di-diode tse hlahisang leseli (li-LED) tse thehiloeng ho GaN, tsoelo-pele e tsoelang pele mekhoeng ea kholo ea epitaxial le meralo ea lisebelisoa e entse hore katleho ea ka hare ea quantum (IQE) e be haufi haholo le boholo ba eona ba khopolo-taba. Ho sa tsotellehe tsoelo-pele ena, ts'ebetso e phatsimang ea li-LED ka kakaretso e ntse e lekanyelitsoe ka botlalo ke katleho ea ho ntša leseli (LEE). Kaha safire e ntse e tsoela pele ho ba thepa e ka sehloohong ea substrate bakeng sa epitaxy ea GaN, sebopeho sa eona sa bokaholimo se bapala karolo ea bohlokoa ho laoleng tahlehelo ea optical ka har'a sesebelisoa.

Sengoloa sena se hlahisa papiso e felletseng lipakeng tsa li-substrate tse bataletseng tsa safire le tse entsoeng ka pateroneli-substrate tsa safire (PSS)E hlakisa mekhoa ea mahlo le ea kristale eo ka eona PSS e ntlafatsang katleho ea ho ntša leseli le ho hlalosa hore na ke hobane'ng ha PSS e fetohile tekanyetso ea sebele tlhahisong ea LED e sebetsang hantle.

1. Bokgoni ba ho Ntša Leseli e le Molala oa Motheo oa Bothata

Bokgoni ba quantum ba kantle (EQE) ba LED bo laolwa ke sehlahiswa sa mabaka a mabedi a mantlha:

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

EQE=IQE×LEE

Leha IQE e lekanya bokgoni ba ho kopanya mahlaseli ka hara sebaka se sebetsang, LEE e hlalosa karoloana ya difotone tse hlahisitsweng tse phonyohang sesebediswa ka katleho.

Bakeng sa li-LED tse thehiloeng ho GaN tse lengoang holim'a li-substrate tsa safire, LEE meralong e tloaelehileng hangata e lekanyelitsoe ho hoo e ka bang 30–40%. Moeli ona o hlaha haholo-holo ho:

• Ho se tshwane ho matla ha refractive index hara GaN (n ≈ 2.4), safire (n ≈ 1.7), le moya (n ≈ 1.0)

• Pontšo e matla ea kahare (TIR) ​​li-interface tse planar

• Ho tšoasa photon ka har'a likarolo tsa epitaxial le substrate

Ka lebaka leo, karolo e kholo ea li-photon tse hlahisitsoeng e feta likhantšing tse ngata tsa ka hare 'me qetellong li monngoa ke thepa kapa li fetoloa mocheso ho e-na le ho kenya letsoho tlhahisong ea leseli e molemo.

2. Li-substrate tsa Sapphire tse bataletseng: Ho ba bonolo ha sebopeho ka lithibelo tsa mahlo

2.1 Litšobotsi tsa Sebopeho

Hangata li-substrate tsa safire tse bataletseng li sebelisa mokhoa oa c-plane (0001) o nang le bokaholimo bo boreleli, bo planar. Li 'nile tsa amoheloa haholo ka lebaka la:

• Boleng bo phahameng ba kristale

• Botsitso bo botle ba mocheso le lik'hemik'hale

• Mekhoa ea tlhahiso e hōlileng tsebong le e theko e tlaase

2.2 Boitšoaro ba Mahlo

Ho ya ka pono ya mahlo, di-interface tsa planar di lebisa ditseleng tsa ho ata ha photon tse shebaneng haholo le tse ka bolelwang esale pele. Ha di-photon tse hlahisitsweng sebakeng se sebetsang sa GaN di fihla ho sebopeho sa GaN–air kapa GaN–sapphire ka di-angle tsa ketsahalo tse fetang sekhutlo sa bohlokwa, ho hlaha pontsho e felletseng ya kahare.

Sena se fella ka:

• Ho koalloa ha photon ho matla ka har'a sesebelisoa

• Ho monngoa ho eketsehileng ke li-electrode tsa tšepe le maemo a sekoli

• Kabo e lekanyelitsoeng ea angular ea leseli le ntšitsoeng

Ha e le hantle, li-substrate tse bataletseng tsa safire ha li fane ka thuso e nyane ho hlōleng ho koalloa ha mahlo.

3. Meralo e ka Tlase ea Sapphire e nang le Paterone: Khopolo-taba le Moralo oa Sebopeho

Karolo e nang le paterone ea safire (PSS) e thehoa ka ho hlahisa meaho ea nakoana kapa ea nakoana ea micro- kapa nanoscale holim'a safire ho sebelisoa mekhoa ea photolithography le ho fata.

Li-geometri tse tloaelehileng tsa PSS li kenyelletsa:

• Meaho e kobehileng

• Matlo a hemispherical

• Likarolo tsa piramidi

• Libopeho tsa cylindrical kapa curncated-cone

Litekanyo tse tloaelehileng tsa tšobotsi li tloha ho sub-micrometer ho isa ho li-micrometer tse 'maloa, ka bolelele bo laoloang ka hloko, bophahamo ba sekontiri le potoloho ea mosebetsi.

4. Mekhoa ea Ntlafatso ea ho Ntša Leseli ho PSS

4.1 Ho Thibela ho Hlahlobisisa ka Botlalo ha Maikutlo

Toropo ea PSS ea mahlakore a mararo e fetola likhutlo tsa sebaka seo ho sona ho kopanang lintho tse bonahalang. Lifotone tse neng li tla ba le ponahalo e felletseng ea kahare moeling o bataletseng li fetisetsoa likhutlong tse ka har'a khoune ea ho baleha, e leng se eketsang haholo monyetla oa tsona oa ho tsoa sesebelisoa.

4.2 Ho Ntlafatsa ho Hasana ha Optical le ho se Randomise Tsela

Meaho ea PSS e hlahisa liketsahalo tse ngata tsa refraction le reflection, e leng se lebisang ho:

• Ho se fetohe ha litaelo tsa ho phatlalatsoa ha photon ka mokhoa o sa reroang

• Ho sebelisana ho eketsehileng le li-interface tsa ho ntša leseli

• Nako e fokotsehileng ea bolulo ba photon ka har'a sesebelisoa

Ho ya ka dipalopalo, ditlamorao tsena di eketsa monyetla wa ho ntshwa ha photon pele ho monngwa.

4.3 Ho Hlophisa Index ea Refractive e Sebetsang ka Katleho

Ho ya ka pono ya ho etsa mohlala wa optical, PSS e sebetsa e le lera le sebetsang la phetoho ya index ya refractive. Ho ena le phetoho e tshohanyetso ya index ya refractive ho tloha GaN ho ya moyeng, sebaka se nang le dipaterone se fana ka phetoho e butle-butle ya index ya refractive, ka hona se fokotsa tahlehelo ya pontsho ya Fresnel.

Mokhoa ona o tšoana ka khopolo-taba le lipente tse thibelang ho bonahatsa, leha o itšetlehile ka optics ea geometric ho fapana le tšitiso ea filimi e tšesaane.

4.4 Phokotso e sa tobang ea Tahlehelo ea ho Monya Optical

Ka ho khutsufatsa bolelele ba tsela ea photon le ho thibela ho bonahatsa ha ka hare ho pheta-phetoang, PSS e fokotsa monyetla oa ho monngoa ha optical ka:

• Mabitso a tšepe

• Maemo a sekoli sa kristale

• Ho monya ha mojari o lokolohileng ho GaN

Litlamorao tsena li tlatsetsa katlehong e phahameng le ts'ebetsong e ntlafetseng ea mocheso.

5. Melemo e Eketsehileng: Ntlafatso ea Boleng ba Crystal

Ka ntle ho ntlafatso ea mahlo, PSS e boetse e ntlafatsa boleng ba thepa ea epitaxial ka mekhoa ea ho hola ho feteletseng ha epitaxial (LEO):

• Ho se sebetse hantle ho qalang ho sebopeho sa safire-GaN ho fetisetsoa pele kapa ho felisoa

• Bongata ba ho arohana ha khoele bo fokotsehile haholo

• Boleng bo ntlafetseng ba kristale bo ntlafatsa ts'epo ea sesebelisoa le bophelo bohle ba ts'ebetso

Molemo ona o habeli oa optical le oa sebopeho o khetholla PSS ho mekhoa ea ho etsa sebopeho sa bokaholimo bo bonahalang feela.

6. Papiso ea Bongata: Sapphire e Fofang khahlanong le PSS

Melemo ea sebele ea ts'ebetso e itšetlehile ka jeometri ea lipaterone, bolelele ba maqhubu a tlhahiso, moralo oa li-chip, le leano la ho paka.

7. Litšebelisano-'moho le Mehopolo ea Boenjiniere

Ho sa tsotellehe melemo ea eona, PSS e hlahisa liphephetso tse 'maloa tse sebetsang:

• Mehato e meng ea lithography le ho fata e eketsa litšenyehelo tsa tlhahiso

• Ho tšoana ha dipaterone le botebo ba ho tshwantsha di hloka taolo e nepahetseng

• Mekhoa e sa ntlafatsoang hantle e ka ama ho tšoana ha epitaxial hampe

Ka hona, ntlafatso ea PSS ka tlhaho ke mosebetsi o akaretsang mafapha a mangata o kenyeletsang ketsiso ea optical, boenjiniere ba kholo ea epitaxial, le moralo oa lisebelisoa.

8. Tebello ea Indasteri le Tebello ea Bokamoso

Tlhahisong ea sejoale-joale ea LED, PSS ha e sa nkoa e le ntlafatso ea boikhethelo. Lits'ebetsong tsa LED tse matla a mahareng le a maholo—ho kenyeletsoa le mabone a akaretsang, mabone a likoloi, le mabone a morao a ponts'o—e se e le theknoloji ea motheo.

Mekhoa ea lipatlisiso le nts'etsopele ea nakong e tlang e kenyelletsa:

• Meralo e tsoetseng pele ea PSS e etselitsoeng lits'ebetso tsa Mini-LED le Micro-LED

• Mekhoa e kopaneng ea ho kopanya PSS le likristale tsa photonic kapa sebopeho sa bokaholimo ba nanoscale

• Maiteko a tswelang pele a ho fokotsa ditjeo le mahlale a ho etsa dipaterone a ka hodiswang

Qetello

Li-substrate tsa safire tse nang le lipaterone li emela phetoho ea motheo ho tloha ho tšehetso ea mechine e sa sebetseng ho ea ho likarolo tse sebetsang tsa optical le tsa sebopeho lisebelisoa tsa LED. Ka ho sebetsana le tahlehelo ea ho ntša leseli motsong oa tsona—e leng ho koalloa ha optical le ho bonts'oa ha sebopeho—PSS e nolofalletsa bokhoni bo phahameng, ho tšepahala ho ntlafetseng, le ts'ebetso e tsitsitseng ea sesebelisoa.

Ka lehlakoreng le leng, leha di-substrate tse bataletseng tsa safire di ntse di kgahla ka lebaka la bokgoni ba tsona ba ho etsa le ditjeo tse tlase, mefokolo ya tsona ya tlhaho ya optical e thibela ho tshwaneleha ha tsona bakeng sa di-LED tsa moloko o latelang tse sebetsang hantle haholo. Ha theknoloji ya LED e ntse e tswela pele ho fetoha, PSS e eme e le mohlala o hlakileng wa kamoo boenjiniere ba thepa bo ka fetolelang ka ho toba ho melemo ya tshebetso ya boemo ba sistimi.