隨著芯片尺寸減小，微小尺寸GaN 基 Micro LED 顯示面臨著顯示與驅動高密度集成的難題，傳統直流(DC)驅動技術會導致結溫上升，降低器件壽命。南京大學團隊創新提出交流(AC)驅動的單電極 LED(SC-LED)結構【見圖1】，利用隧穿結(TJ)降低器件的交流工作電壓。為了深入理解該器件的工作原理，我司技術團隊開發了基于 AC 驅動的物理解析模型，揭示了隧穿結降低器件工作電壓的內在機理，豐富了研究人員對 AC 驅動 GaN LED 技術的理解，有助于進一步促進納米尺寸顯示技術的發展。

圖1 SC-LED 的器件結構和等效電路圖

圖2 傳統 ITO LED 和隧穿結 LED(a)實測和(b)理論的電流-電壓曲線;- 40 V 時，(c)理論計算能帶圖(d)電子濃度圖和(e)二維碰撞離化率分布圖

實驗和模擬數據表明，理論預測與實測結果高度吻合。施加反向偏壓時，具有 TJ結 的 LED有更低的擊穿電壓。圖2(c)表明能帶在-40 V 反向偏壓下發生大幅彎曲，具有 TJ 結的 LED 可以提供更多的感應電子【見圖2(d)】，在耗盡區電場的加速下碰撞離化，從而導致更低的反向導通電壓。圖2(e)進一步證明具有 TJ結的LED 結構的碰撞離化分布更寬，LED 的工作電壓能夠被有效降低。

該研究結果最近被應用物理領域權威SCI期刊IEEE Transactions on Electron Devices收錄，文章鏈接：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.