운반자 수명 분석을 통한 InGaN/GaN 기반 Light-emitting diode의 온도 및 전류 의존성에 따른 효율 감소 분석

Abstract

InGaN/GaN 기반 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)는 최근 10여년 동안 눈부신 발전을 이루어 왔으며, 디스플레이, 조명 그리고 근거리 가시광통신에 이르기까지 그 영역을 크게 넓혀가고 있다. 근래에는 수십 μm의 크기로 자체 발광을 하는 μ-LED에 관한 관심이 더욱 커지고 있으며, 그 발전이 가속화되고 있다. 그러나 이러한 발전에도 불구하고 InGaN/GaN 기반 청색 LED의 온도 및 전류에 따른 내부양자효율 감소의 원인에 대해서는 아직 완벽한 동의가 이루어지지 않은 상황이다. 본 연구에서는 InGaN/GaN 기반의 청색 LED의 순방향 임피던스를 전류 및 온도를 달리하여 측정한 후, 재결합 방정식을 기반으로 한 등가회로를 이용하여 분석하였다. 또한 독립적으로 측정된 내부양자효율을 이용하여, 임피던스 측정으로 얻어진 운반자 수명과 조합하여 발광 운반자 수명 및 비발광 운반자 수명을 얻어내었다. 측정을 통해 얻어진 각각의 운반자 수명과 해석에 사용한 등가회로의 구성성분을 분석하는 것으로 소자의 온도와 전류의 의존성을 연구하였다. 특히, 온도가 올라감에 따라 활성화되는 결함으로 인한 효과에 주안점을 두어 분석하였다.