El instituto de investigación CEA-Leti ha publicado dos artículos donde se analiza el progreso hacia la mejora del ancho de banda y la eficiencia de microLED. Su tecnología microLED mejora la fabricación de las matrices de LED, ofreciendo una mayor densidad de velocidad de datos y estrategias para reducir su pérdida de eficiencia en tamaños pequeños.
Como se describe en el artículo ‘Comunicación paralela con micro-LED InGaN/GaN utilizando un enfoque compatible con CMOS’, fabricar LED directamente sobre un sustrato de silicio de 200 mm abre el camino para producir una matriz de LED de unas pocas micras que se controlan individualmente mediante dispositivos dedicados de circuitos CMOS. El objetivo de los investigadores es utilizar una serie de LED para emitir luz y detectarla mediante una serie de fotodiodos, ambos fabricados de GaN.
Los microLED de InGaN/GaN son un fuerte candidato para permitir comunicaciones luminosas de alta velocidad de datos debido a su robustez, disponibilidad a gran escala y capacidad para alcanzar un ancho de banda a escala de GHz. Su uso en una matriz permite una transmisión masiva en paralelo que conduce a una alta densidad de velocidad de datos.
También se ha desarrollado un proceso patentado por CEA-Leti para integrar una matriz de LED GaN sobre un ASIC CMOS. En este enfoque compatible con CMOS, la integración de los microLED se optimizó uniéndolos directamente sobre una oblea de silicio de 200 mm y utilizando dispositivos basados en GaN como emisores y fotodetectores rápidos.
Eficiencia de los microLED
Trabajos anteriores han demostrado que la eficiencia de los microLED disminuye a medida que su tamaño pasa del rango de milímetros a micrómetros, porque aumenta la cantidad de portadores que pueden difundirse y recombinarse de manera no radiativa en las paredes laterales defectuosas. Por lo tanto, pasivar los centros no radiativos y minimizar la longitud de difusión del portador parece ser fundamental para producir microLED de alta eficiencia.
En este contexto, CEA-Leti se ha centrado durante muchos años en mejorar la eficiencia de los microLED, en particular centrándose primero en la pasivación de defectos y en la comprensión del impacto de la difusión de portadores.
Respecto al segundo artículo ‘Influencia del espesor del pozo cuántico en la longitud de difusión del portador en pozos cuánticos de InGaN cultivados en zafiro, GaN independiente y Si’, destaca la estrategia para reducir la caída de eficiencia de los LED de InGaN/GaN que viene con un tamaño de píxel más pequeño mediante la comprensión y controlar la difusión del portador.
En este artículo se muestra experimentalmente que la longitud de difusión se puede reducir disminuyendo el espesor del pozo cuántico de InGaN, como predice la teoría. Además de presentarse un comportamiento inesperado y dependiente de la potencia de la difusión observado en grandes pozos cuánticos que puede ayudar a comprender la física de los emisores.