發(fā)光二極管（LED）是一種有吸引力的替代顯示技術(shù)。LED的高發(fā)射率和低功耗有望對(duì)現(xiàn)實(shí)和移動(dòng)設(shè)備顯示器中使用的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)。為了覆蓋顯示器的全色域，LED像素包含排列成陣列的紅色、藍(lán)色和綠色的單個(gè)LED。因此，顯示器的分辨率取決于單個(gè)LED的大小和間距。為了提高分辨率，可以減小發(fā)射器的尺寸，但其輻射強(qiáng)度也隨之降低。為了使較小的常規(guī)LED達(dá)到相當(dāng)?shù)妮椛鋸?qiáng)度，它們需要更高的輸入功率，而這又會(huì)導(dǎo)致更高的散熱要求。
.png)
為了解決上述使用常規(guī)平面發(fā)射器的問題，研究人員已將注意力轉(zhuǎn)向三維microLED（μLED）。這樣的發(fā)射體的明顯優(yōu)點(diǎn)是表面積增加，而其中進(jìn)一步增加的維數(shù)，允許在發(fā)射體的側(cè)面形成量子阱。增加的維度還提供了進(jìn)入各個(gè)晶面的通道。如果是GaN，它包含m平面，該m平面具有最 小的本征電場(chǎng)，可以減少量子限制斯塔克效應(yīng)（QCSE）的影響，從而提高受激載流子的復(fù)合效率。
.png)
發(fā)射光譜的空間變化
.png)
.png)
當(dāng)光從拋物面鏡焦 點(diǎn)處的樣品發(fā)出時(shí)，它會(huì)沿反射鏡的軸線向下反射。在數(shù)學(xué)上，拋物面形狀是1對(duì)1的。因此，光在準(zhǔn)直鏡上的反射位置對(duì)于樣品發(fā)出的角度也是wei一的。因此，對(duì)拋物面收集鏡的背板進(jìn)行成像，即可獲取角度發(fā)射信息。使用已知的鏡像形狀，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)表示，以便解釋說明。
.png)
對(duì)于單個(gè)的陣列外的microLED柱，角度分辨CL（ARCL）顯示其在70?方向上的發(fā)射強(qiáng)度比集成在整個(gè)柱子上的法線方向上的強(qiáng)約2.4倍。如人們所料，發(fā)射方向取決于ji發(fā)位置。實(shí)際上，與被ji發(fā)柱的側(cè)面相反的方向上，發(fā)射強(qiáng)度最 高，并且包括干涉圖案。強(qiáng)度的方向性的產(chǎn)生原因可能是受真空下LED柱表面的折射率差異引起的全內(nèi)反射的影響，而干涉圖案是由樣品表面的反射所致。
.png)
MicroLED最常見的排列方式是陣列結(jié)構(gòu)。在這種情況下，陣列結(jié)構(gòu)為六邊形，柱寬（邊到邊）約為800 nm，周期（最近鄰）約為2μm。這種使用GaN的陣列開啟了光子影響光學(xué)性能的可能性。因此，在這樣的陣列中觀察它們以確定對(duì)發(fā)光的影響是非常重要的。
.png)
使用與先前觀察陣 列外顯示柱相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，觀察陣列內(nèi)的單個(gè)柱子。同樣，我們?cè)谠摴庾V圖像中觀察到每個(gè)掃描點(diǎn)的光譜，這可以對(duì)GaN，InGaN和點(diǎn)缺陷帶的發(fā)射帶進(jìn)行Mapping，以及通過柱表面上的位置估算In的含量。這里我們可以估計(jì)InxGa1-xN中的In含量在11％至19％之間。
.png)
在對(duì)陣列內(nèi)和陣列外的microLED柱進(jìn)行比較時(shí)，可以觀察到一些有趣的現(xiàn)象。正如人們期望的那樣，在陣列外器件中，總的強(qiáng)度來自邊緣，因?yàn)榱孔于灞恢苯觠i發(fā)。而對(duì)于陣列內(nèi)器件，光強(qiáng)在整個(gè)表面上的分布更均勻。不同位置光譜的觀察進(jìn)一步揭示了陣列內(nèi)器件的整體強(qiáng)度的提高，尤其是在存在多個(gè)較小峰的500–600 nm范圍內(nèi)。GaN，InGaN和點(diǎn)缺陷帶的色帶圖像甚至可以進(jìn)一步消除這種差異。在這些圖像中，陣列會(huì)影響每個(gè)ji發(fā)位置點(diǎn)產(chǎn)生不同的發(fā)射圖。
一旦了解了陣列對(duì)光產(chǎn)生的影響，便可以根據(jù)波長(zhǎng)探索發(fā)射的各向異性，以確定microLED在顯示設(shè)備是否可行。為此，我們采用了波長(zhǎng)和角度分辨CL（WARCL）技術(shù)，該技術(shù)包括波長(zhǎng)信息和角度信息。這項(xiàng)技術(shù)揭示了發(fā)射的優(yōu)先方向，并可以觀察光子帶隙。
下面是幾種不同波長(zhǎng)下的WARCL對(duì)比圖。陣列外和陣列內(nèi)LED均在垂直于柱子的方向上發(fā)出較弱的光。但陣列中的器件仍存在十分令人關(guān)注的特點(diǎn)，展示了WARCL技術(shù)對(duì)于microLED陣列研究的實(shí)用性。
.png)
