来自纳米和MicroLED阵列的发光特性

在本研究中，我们研究了纳米和微米尺度的发光二极管(LED)阵列的发光特性，特别关注了照明光斑的尺寸、近场和光学串扰。虽然MicroLED阵列对于与虚拟和增强现实相关的显示应用是非常有趣的，但纳米和microled对于特殊应用也非常有用，如无透镜显微镜、无掩模光刻或光遗传学[1-4]。在这种应用中，光场的空间分辨率和对物平面照明模式的精确控制是特别重要的。因此我们研究通过有限差分时域(FDTD)和射线追踪模拟，使用CST和COMSOL多物理，分别发射单一LED阵列配置，不同LED大小和沥青，和不同的阵列设计，集中在LED附近的电磁场结构和量化光学串扰。氮化镓及其相关合金特别适用于微管和纳米led，因为它表现出较低的表面复合速度和有限的注入载体的横向扩散。事实上，InGaN/GaN纳米线led已经成功地证明直径到100nm。从技术的角度来看，具有单个像素控制的亚微米LED阵列要复杂得多。矩阵寻址方法已经被实现到微米尺度，而通过p侧发射的直接单独寻址已经被用于小至200x200nm的led2与400nm的阵列间距，如图所示。1.因此，我们研究了这两种方法。我们发现，对于LED尺寸小到1m的3D结构，有源LED层可以很容易地用于控制光的提取。然而，对于较小的led，光串扰正成为一个严重的问题。在直接寻址方案中，不采用3d图案，LED尺寸由接触垫尺寸定义，光提取、光点形状和串扰很大程度上受到金属化的影响，如图所示。2.利用周期性蚀刻结构（或自下而上生长的纳米线）的光子晶体特性，三维图案可用于部分抑制平面内光的传播。 这可以工作到300-400nm，与无图案的LED结构相比，串扰可以减少。然而，为了有效地消除光耦合e，需要进行仔细的设计。g.通过介电隔离层或导电透明氧化物(见图。3).

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图1：InGaN/GaN纳米和MicroLED的结构示意图。在1)直接寻址方法中，每个像素均为

单独解决，没有3d模式的蚀刻。2)矩阵寻址、列和行被隔离为

蚀刻氮化镓和顶部的3d图案用于控制光学行为。

图3：三种不同阵列中的光学串扰的比较

200nm大小的led和400nm的间距。串扰以比率计算

通过第i个相邻像素的区域传输的功率之间

以及通过被激活像素的区域发出的功率(粗黑色

长方形A: 直接寻址双线器件的结果。B:

直接寻址矩阵设计和矩阵寻址的结果

（3D模式）数组。C:串扰的二维可视化，显示了三维图案阵列的各向异性。

图2：a以上的强度分布

双线直接寻址LED与

200nm像素大小。联系人（红色虚线

线条)是由ITO（顶部）或金色制成的

（下图），这对两者都有重大影响

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Advanced screen printing Application on microLED tiled display.pdf