[发明专利]微型LED中表面重组损失的减少

说明书

本文公开了用于减少微型LED中的表面重组损失的系统及方法。在一些实施方案中，一种方法包括通过在半导体层的外部区域中植入离子来减少所述半导体层的所述外部区域中的横向载流子扩散。所述半导体层包括有源发光层。所述半导体层的输出耦合表面的直径小于10μm。所述半导体层的所述外部区域从所述半导体层的外表面延伸到所述半导体层的中心区域，所述中心区域在植入所述离子期间被掩模遮蔽。

背景技术

正在开发用于显示技术中的各种应用的微型LED。微型LED具有非常小的芯片尺寸。例如，芯片的线性尺寸可以小于50μm或小于10μm。线性尺寸可以小至2μm或4μm。然而，微型LED的效率通常低于大功率LED。

效率较低的一个原因是电子的横向扩散。当电流注入LED时，电子在许多方向上扩散。由于微型LED的尺寸小，大多数电子在称为表面重组的过程中在微型LED的界面处损失。这些损失的电子无助于微型LED产生光。当电子的扩散长度接近微型LED芯片的线性尺寸时，这种效果变得尤其明显。

发明内容

本公开总体上涉及减少微型LED中的表面重组损失。在一些实施方案中，一种方法包括通过在半导体层的外部区域中植入离子来减少所述半导体层的所述外部区域中的横向载流子扩散。所述半导体层包括有源发光层。所述半导体层的输出耦合表面的直径小于10μm。所述半导体层的所述外部区域从所述半导体层的外表面延伸到所述半导体层的中心区域，所述中心区域在植入所述离子期间被掩模遮蔽。

所述半导体层还可以包括与所述光输出耦合表面相邻的n侧半导体层和与所述有源发光层相对的p侧半导体层。所述离子可以从所述p侧半导体层的顶部表面植入到所述p侧半导体层内的深度。可选地，所述离子可以从所述p侧半导体层的顶部表面植入到所述有源发光层内的深度。可选地，所述离子可以从所述p侧半导体层的顶部表面植入到所述n侧半导体层内的深度。

所述离子可以包括氢离子或氦离子。所述离子可以具有在20keV至140keV之间的植入能量。所述离子的植入剂量可以在1x10¹⁴cm^-2至1x10¹⁶cm^-2之间。所述离子可以相对于垂直于所述掩模平面的轴以在0°至7°之间的角度植入。

所述掩模可以包括金属、抗蚀剂和/或硬掩模。所述金属的厚度可以小于1000nm，所述抗蚀剂的厚度可以小于2500nm，而所述硬掩模的厚度可以小于800nm。所述半导体层的所述外部区域中的所述横向载流子扩散可以减小至小于1cm²/s。

在一些实施方案中，发光二极管可以包括半导体层，所述半导体层包括有源发光层。所述半导体层的输出耦合表面的直径小于10μm。所述半导体层的外部区域中的横向载流子扩散小于所述半导体层的中心区域中的横向载流子扩散。所述半导体层的所述外部区域包括植入所述半导体层的所述外部区域中的离子。可以通过上面讨论的方法形成所述发光二极管。

本发明内容既非意图识别所要求保护的主题的关键或本质特征，也非意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应通过参考本公开的完整说明书的适当部分、任何或全部附图以及每条权利要求来理解主题。以下将在以下说明书、权利要求和附图中更详细地描述前述以及其他特征和示例。

附图说明

下文参考以下附图详细地描述说明性实施方案：

图1是根据某些实施方案的包括近眼显示器(near-eye display)的示例性人工现实系统环境的简化框图；

图2是包括各种传感器的简化的示例性近眼显示器的透视图；

图3是用于实施本文公开的一些示例的头戴式显示器(HMD)装置的形式的示例性近眼显示器的透视图；

图4是用于实施本文公开的一些示例的示例性近眼显示器的示例性电子系统的简化框图；