微型LED中表面重组损失的减少制造技术

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并且随后对所述半导体层的所述外部区域进行退火以使所述离子与原子在所述半导体层的所述外部区域内混合来增大所述半导体层的所述外部区域中的带隙。所述半导体层包括有源发光层。所述半导体层的光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。

Reduction of Surface Recombination Loss in Micro-LED

【技术实现步骤摘要】
微型LED中表面重组损失的减少
技术介绍
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。
技术实现思路
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并且随后对所述半导体层的所述外部区域进行退火以使所述离子与原子在所述半导体层的所述外部区域内混合来增大所述半导体层的所述外部区域中的带隙。所述半导体层包括有源发光层。所述半导体层的光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半导体层内的大约460nm的深度。可选地或另外，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。所述离子可以包括Al离子。所述半导体层的所述外部区域中的Al浓度可以在0.3至0.5之间。所述离子可以具有大约400keV的植入能量。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可以具有横截面环形形状。在一些实施方案中，发光二极管可以包括半导体层，所述半导体层具有有源发光层。所述半导体层的光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带隙大于所述半导体层的中心区域中的带隙。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并与原子在所述半导体层的所述外部区域内混合的离子。可以通过上面讨论的方法形成所述发光二极管。本
技术实现思路
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-eyedisplay)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；图5A、图5B、图6A和图6B示出了通过钝化微型LED的半导体层的表面来减少表面重组的方法；图7示出了已根据本文公开的一些示例钝化的微型LED阵列；图8示出了通过使用离子植入来破坏微型LED的中心部分外部的半导体晶格来减少横向载流子迁移率和表面重组的方法；图9A和图9B示出了不同微型LED的各种离子植入深度；图10示出了图9A中所示的示例性微型LED的附加细节；图11A和图11B示出了图9B中所示的示例性微型LED的各种离子分布的模拟；图12A至图12C示出了图9B中所示的示例性微型LED的附加离子分布的模拟；图13A和图13B示出了图9B中所示的示例性微型LED905的离子植入的结果的表格；图14A至图14H示出了实现不同离子植入深度所需的掩模厚度的模拟；图15A和图15B示出了通过使用量子阱混合改变微型LED的中心部分外部的半导体层的区域的组成来减少横向载流子迁移率和表面重组的方法；以及图16A至图16C示出了图15B中所示的示例性微型LED的各种离子分布的模拟。具体实施方式在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的示例的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践各种示例。例如，装置、系统、结构、组件、方法和其他部件可以通过框图形式示为部件以免以不必要的细节混淆示例。在其他情况下，可以在没有不必要的细节的情况下示出公知装置、过程、系统、结构和技术以免混淆示例。附图和描述不意图是限制性的。本公开中已经采用的术语和表达用作描述性而不是限制性术语，并且没有意图在使用此类术语和表达时排除所示和所描述的特征的任何等同物或其部分。诸如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)或混合现实(MR)系统等人工现实系统可以包括被配置为经由电子或光学显示器向用户呈现内容的近眼显示器(例如，头戴式耳机或一副眼镜)，并且在一些情况下，还可以包括控制台，所述控制台被配置为生成用于呈现给用户的内容并将所生成的内容提供给近眼显示器以供呈现。为了改善用户与所呈现内容的交互，控制台可以基于用户正在观看的位置来修改或生成内容，所述位置可以通过跟踪用户眼睛来确定。跟踪眼睛可以包括跟踪眼睛的瞳孔的位置和/或形状，和/或眼睛的旋转位置(注视方向)。为了跟踪眼睛，根据至少一个实施方案，近眼显示器可以使用安装在近眼显示器上或内部的光源来照亮用户眼睛的表面。然后，包括在近眼显示器附近的成像装置(例如，相机)可以捕获由用户眼睛的各个表面反射的光。从用户眼睛的角膜镜面反射的光可能导致所捕获图像中出现“闪光”。照亮眼睛以观察瞳孔以及闪光的一种方式是使用发光二极管(LED)的二维(2D)阵列。诸如质心算法等技术可以用于准确地确定眼睛上的闪光在所捕获图像中的位置，然后可以基于闪光相对于所捕获图像内眼睛的已知特征(例如，瞳孔的中心)的位置来确定眼睛的旋转位置(例如，注视方向)。图1是根据某些实施方案的包括近眼显示器120的示例性人工现实系统环境100的简化框图。图1中所示的人工现实系统环境100可以包括各自都联接到控制台110的近眼显示器120、外部成像装置150和输入/输出接口140。虽然图1示出了包括一个近眼显示器120、一个外部成像装置150和一个输入/输出接口140的示例性人工现实系统环境100，但是在人工现实系统环境100中也可以包括任何数量的这些部件或者可以省略任何部件。例如，可以存在由与控制台110通信的一个或多个外部成像装置150监控的多个近眼显示器120。在可选配置中，可以在人工现实系统环境100中包括不同的或附加的部件。近眼显示器120可以是向用户呈现内容的头戴式显示器。由近眼显示器120呈现的内容的示例包括图像、视频、音频或它们的某个组合中的一者或多者。在一些实施方案中，可以经由外部装置(例如，扬声器和/或耳机)呈现音频，所述外部装置从近眼显示器120、控制台110或两者接收音频信息并基于音频信息呈现音频数据。近眼显示器120可以包括一个或多个刚体，所述刚体可以刚性地或非刚性地彼此联接。刚体之间的刚性联接可以使所联接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：通过在半导体层的外部区域中植入离子并且随后对所述半导体层的所述外部区域进行退火以使所述离子与原子在所述半导体层的所述外部区域内混合来增大所述半导体层的所述外部区域中的带隙，其中：所述半导体层包括有源发光层，所述半导体层的光输出耦合表面的直径小于10μm，并且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。

【技术特征摘要】
2018.03.30 US 62/651,044;2018.05.02 US 15/969,523;1.一种方法，其包括：通过在半导体层的外部区域中植入离子并且随后对所述半导体层的所述外部区域进行退火以使所述离子与原子在所述半导体层的所述外部区域内混合来增大所述半导体层的所述外部区域中的带隙，其中：所述半导体层包括有源发光层，所述半导体层的光输出耦合表面的直径小于10μm，并且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。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体层还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。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述离子从所述p侧半导体层的顶部表面植入到所述半导体层内的大约460nm的深度。4.如权利要求2所述的方法，其中，所述离子从所述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。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述离子包括Al离子。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述半导体层的所述外部区域中的Al浓度在0.3至0.5之间。7.如权利要求5所述的方法，其中，所述离子具有大约400keV的植入能量。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述离子相对于垂直于所述掩模的平面的轴以在0°...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·劳尔曼，史蒂芬·卢特根，大卫·黄，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US