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CEA Leti在Photonics West:MicroLED带宽和效率的进展

101 2024-01-31

CEA Leti将在Photonics West 2024上发表两篇关于其microLED技术进展的论文,内容是制作具有更高数据率密度的LED矩阵,以及在小尺寸下降低其效率损失的策略。

在“使用CMOS兼容方法与InGaN/GaN微型LED进行并行通信”的论文中,直接在200mm的硅基板上制作LED为生产由专用CMOS电路单独控制的几微米LED矩阵开辟了道路。(1月31日,太平洋标准时间上午9:00-9:20,莫斯科内中心,西2层2002室)


    InGaN/GaN微LED是实现高数据速率光通信的有力候选者,因为它们具有鲁棒性、大规模可用性和达到GHz级带宽的能力。在阵列中使用它们能够实现大规模并行传输,从而实现高数据速率密度。还开发了一种在CMOS ASIC上集成GaN LED矩阵的CEA Leti专利工艺。在这种CMOS兼容的方法中,通过将microLED直接结合在200mm硅片上并使用GaN基器件作为发射器和快速光电探测器,对其集成进行了优化。


    该论文的主要作者Anthony Cibié说:“为了解决通信应用,我们以高频调制LED以达到高数据速率。”“我们的目标是使用一个LED阵列来发光,并通过一个由GaN制成的光电二极管阵列进行检测。我们知道如何制造数千个像素阵列,因此我们可以拥有数千个并行通信通道。”

提高效率


    先前的工作表明,微型LED的效率随着其尺寸从毫米到微米的范围而降低,因为可以在有缺陷的侧壁处非辐射地扩散和重组的载流子数量增加。因此,钝化非辐射中心和最小化载流子扩散长度似乎是生产高效微型LED的关键。


    出于这个原因,CEA-Leti多年来一直专注于提高microLED的效率,特别是通过首先关注缺陷钝化,最近通过理解载流子扩散的影响,这是第二篇论文的主题。

这篇题为“量子阱厚度对蓝宝石、独立GaN和Si上生长的InGaN量子阱中载流子扩散长度的影响”的论文强调了通过理解和控制载流子扩散来减少InGaN/GaN LED的效率下降的策略。(1月30日,太平洋标准时间上午9:20-9:40,莫斯科内中心,2024室(西2层)。



   该论文的主要作者Simon Litschgi说:“在这篇论文中,我们通过实验表明,正如理论预测的那样,可以通过减少InGaN量子阱的厚度来减少扩散长度。此外,我们还提出了在大量子阱中观察到的与功率相关的、出乎意料的扩散行为,这可能有助于我们理解发射器的物理特性。”

Litschgi指出,这些现象是在包括硅在内的几种外延衬底上研究的。这为在200毫米和300毫米硅晶片上制造更高效的GaN微LED器件铺平了道路,这是用于显示和通信应用的最具成本效益的工业解决方案。



    CEA Leti光学和光子部门副主管Laurent Fulbert表示:“作为microLED技术的领导者,CEA Leti长期以来一直专注于开发尖端的显示和光通信系统,以满足我们的商业合作伙伴的需求,并帮助他们塑造所服务的市场。”“这两个项目直接关系到我们合作伙伴的利益。”