現在、InGaN系赤色LEDの低い発光効率が、窒化物RGB全色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の量子井戸有効領域のキャリア制限能力および結晶品質の向上は、その発光効率を高める重要な手段です。本研究では、n-In_0.1Ga_0.9N/GaN超格子電子減速層（EDL）を有し、p-AlGaN電子遮断層（EBL）を持たない窒素極性InGaN系赤色LED素子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が電子の熱速度を著しく低減し、量子井戸の電子捕獲効率を向上させることが示されました。また、この素子構造は正孔注入の障壁を低減し量子井戸の正孔捕獲効率を向上させると同時に、高い電子遮断障壁を維持し、量子井戸中の電子のオーバーフローを効果的に抑制できます。p-AlGaN EBLを有する窒素極性InGaN赤色LED参照素子と比較して、本素子のピーク内量子効率および光出力はそれぞれ16%および32%向上しました。重要なことに、本研究で提案した赤色LED構造はp-AlGaN EBLを持たないため、p-AlGaN EBLの高成長温度に起因する量子井戸結晶品質の劣化問題を回避でき、高発光効率InGaN系赤色Micro-LEDの製造促進に有利です。

InGaN;赤色LED;窒素極性;電子減速層