청색 마이크로 LED의 광 추출 효율에 미치는 칩 크기 의존성 연구 (Chip Size-Dependent Light Extraction Efficiency for Blue Micro-LEDs)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 32권 / 1호 / 47 ~ 52페이지
· 저자명 : 박현정, 차유정, 곽준섭

초록

본 연구에서는 blue flip-chip micro-LEDs (FC μ-LEDs), non patterned-sapphire-substrate(PSS) FC μ-LEDs, vertical FC μ-LEDs의 전체, 상면, 측면 광추출효율의 칩 크기 의존성을 ray tracing simulator을 이용하여 연구하였다. vertical FC μ-LEDs는 다른 두 모델 보다 전체 광추출효율이 칩 한 변의 길이 5 um에서 84%로 가장 높았으며 상면효율 증가율과 측면효율 감소율이 가장 크게 나타났다. vertical FC μ-LEDs는 FC μ-LEDs에 비해 칩 한 변 길이 100 um 기준에서 6.4% 높은 효율을 보인다. 상면효율 그래프를 보면 non PSS FC μ-LEDs는 변화가 없으며 FC μ-LEDs와 vertical FC μ-LEDs는 마이크로 크기인 100 um 까지 비교적 급격히 효율이 증가하다가 이후에는 증가율이 감소하는 경향을 보였다. 100 um 기준에서 FC μ-LEDs는 28.6%, vertical FC μ-LEDs는 53.4% 효율을 보였다. 측면효율 그래프는 vertical FC μ-LEDs가 칩 크기 증가에 따라 가장 큰 폭으로 감소하는 것을 보여준다. 500 um 에서는 대부분의 빛이 상면을 통해 탈출하는데 이는 상면적이 측면적에비해 약 18배 더 크고 칩 형상이 아주 납작한 판형상으로 측면으로 광이 탈출하기 힘든 구조를 갖기 때문이다. 본 연구를 통해 100 um 이하의 마이크로 크기에서 FC μ-LEDs와 vertical FC μ-LEDs의 광추출효율이 증가함을 확인했다.

영어초록

Micro-LEDs show lower efficiencies compared to general LEDs having large areas. Simulations were carried outusing ray-tracing software to investigate the change in light extraction efficiency and light distribution according to chip-sizeof blue flip-chip micro-LEDs (FC μ-LEDs). After fixing the height of the square FC μ-LED chip at 158 μm, the lengthof one side was varied, with dimensions of 2, 5, 10, 30, 50, 100, 300, and 500 μm. The highest light-extraction efficiencywas obtained at 10 μm, beyond which the efficiency decreased as the chip-size increased. The chip size-dependence of theFC μ-LEDs both without the patterned sapphire substrate, as well as vertical FC μ-LEDs, were analyzed.

참고자료

· 없음