現在、InGaN系赤色LEDの低い発光効率が窒化物系RGBフルカラーMicro-LED表示技術の発展と応用を制約しています。InGaN系赤色LEDの量子井戸のアクティブ領域におけるキャリア制限能力と結晶品質の向上は、その発光効率を高める重要な手段です。本研究では、p-AlGaN電子遮断層（EBL）を持たないn-In₀.₁Ga₀.₉N/GaN超格子電子減速層（EDL）を有する窒素極性InGaN系赤色LEDデバイス構造を提案しました。数値シミュレーションの結果、超格子EDLは電子の熱速度を著しく低減し、量子井戸内での電子捕獲効率を向上させることが示されました。また、このデバイス構造は正孔注入障壁を低減して量子井戸の正孔捕獲効率を向上させつつ、高い電子遮断ポテンシャルを維持し、量子井戸内の電子のオーバーフローを効果的に抑制することが可能です。p-AlGaN EBLを持つ窒素極性InGaN系赤色LED参照デバイスと比較して、本デバイスのピーク内部量子効率と光出力電力はそれぞれ16％と32％向上しました。重要なのは、本研究で提案した赤色LED構造にはp-AlGaN EBLがなく、高温成長による量子井戸の結晶品質劣化問題を回避でき、高効率発光InGaN系赤色Micro-LEDの製造促進に寄与することです。

InGaN; 赤色LED; 窒素極性; 電子減速層