隨著芯片尺寸減小，微小尺寸GaN 基 Micro LED 顯示面臨著顯示與驅(qū)動高密度集成的難題，傳統(tǒng)直流(DC)驅(qū)動技術(shù)會導(dǎo)致結(jié)溫上升，降低器件壽命。南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出交流(AC)驅(qū)動的單電極 LED(SC-LED)結(jié)構(gòu)【見圖1】，利用隧穿結(jié)(TJ)降低器件的交流工作電壓。為了深入理解該器件的工作原理，我司技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于 AC 驅(qū)動的物理解析模型，揭示了隧穿結(jié)降低器件工作電壓的內(nèi)在機(jī)理，豐富了研究人員對 AC 驅(qū)動 GaN LED 技術(shù)的理解，有助于進(jìn)一步促進(jìn)納米尺寸顯示技術(shù)的發(fā)展。

圖1 SC-LED 的器件結(jié)構(gòu)和等效電路圖

圖2 傳統(tǒng) ITO LED 和隧穿結(jié) LED(a)實(shí)測和(b)理論的電流-電壓曲線;- 40 V 時(shí)，(c)理論計(jì)算能帶圖(d)電子濃度圖和(e)二維碰撞離化率分布圖

實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)表明，理論預(yù)測與實(shí)測結(jié)果高度吻合。施加反向偏壓時(shí)，具有 TJ結(jié) 的 LED有更低的擊穿電壓。圖2(c)表明能帶在-40 V 反向偏壓下發(fā)生大幅彎曲，具有 TJ 結(jié)的 LED 可以提供更多的感應(yīng)電子【見圖2(d)】，在耗盡區(qū)電場的加速下碰撞離化，從而導(dǎo)致更低的反向?qū)妷骸D2(e)進(jìn)一步證明具有 TJ結(jié)的LED 結(jié)構(gòu)的碰撞離化分布更寬，LED 的工作電壓能夠被有效降低。

該研究結(jié)果最近被應(yīng)用物理領(lǐng)域權(quán)威SCI期刊IEEE Transactions on Electron Devices收錄，文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10636114

[1] D. Zhang et al., "Enhanced Performance of GaN-Based Single Contact Micro-LED Driven by AC Power Utilizing the Tunnel Junction," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 71, no. 9, pp. 5546-5551, Sept. 2024, doi: 10.1109/TED.2024.3435629.