基于AC驱动的电容结构GaN LED模型开发和应用

随着芯片尺寸减小，微小尺寸GaN 基 Micro LED 显示面临着显示与驱动高密度集成的难题，传统直流(DC)驱动技术会导致结温上升，降低器件寿命。南京大学团队创新提出交流(AC)驱动的单电极 LED(SC-LED)结构【见图1】，利用隧穿结(TJ)降低器件的交流工作电压。为了深入理解该器件的工作原理，我司技术团队开发了基于 AC 驱动的物理解析模型，揭示了隧穿结降低器件工作电压的内在机理，丰富了研究人员对 AC 驱动 GaN LED 技术的理解，有助于进一步促进纳米尺寸显示技术的发展。

图1 SC-LED 的器件结构和等效电路图

图2 传统 ITO LED 和隧穿结 LED(a)实测和(b)理论的电流-电压曲线;- 40 V 时，(c)理论计算能带图(d)电子浓度图和(e)二维碰撞离化率分布图

实验和模拟数据表明，理论预测与实测结果高度吻合。施加反向偏压时，具有 TJ结 的 LED有更低的击穿电压。图2(c)表明能带在-40 V 反向偏压下发生大幅弯曲，具有 TJ 结的 LED 可以提供更多的感应电子【见图2(d)】，在耗尽区电场的加速下碰撞离化，从而导致更低的反向导通电压。图2(e)进一步证明具有 TJ结的LED 结构的碰撞离化分布更宽，LED 的工作电压能够被有效降低。

该研究结果最近被应用物理领域权威SCI期刊IEEE Transactions on Electron Devices收录，文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10636114

[1] D. Zhang et al., "Enhanced Performance of GaN-Based Single Contact Micro-LED Driven by AC Power Utilizing the Tunnel Junction," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 71, no. 9, pp. 5546-5551, Sept. 2024, doi: 10.1109/TED.2024.3435629.