AlGaN基深紫外發(fā)光二極管(DUV LED)具有無汞污染、電壓低、體積小、利于集成等諸多優(yōu)勢,在公共衛(wèi)生、環(huán)境保護、生化檢測、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。但當前AlGaN基DUV LED的電光轉(zhuǎn)換效率極低(通常<10%),嚴重制約AlGaN基DUV-LED的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場應(yīng)用。其中,高Al組分AlGaN缺陷、應(yīng)變和量子限域調(diào)控困難是重要原因。
針對上述問題,廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體所先進材料平臺利用MOCVD發(fā)展了一種低成本、高光效的深紫外發(fā)光結(jié)構(gòu)生長方法。具體采用大傾角襯底生長400 nm厚的超薄AlN外延層,通過宏臺階誘導(dǎo)位錯傾斜和相互作用,實現(xiàn)高晶體質(zhì)量的同時,有效抑制殘余應(yīng)變;再利用宏臺階邊緣和臺面處Al原子和Ga原子并入效率的差異,在常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)中引入高密度的量子線,有效提高輻射復(fù)合效率。最終,280 nm發(fā)光內(nèi)量子效率達到70%,為實現(xiàn)低成本高光效深紫外發(fā)光器件奠定材料基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以“Efficient deep ultraviolet emission from self-organized AlGaN quantum wire array grown on ultrathin step-bunched AlN templates”為題發(fā)表于晶體學(xué)權(quán)威期刊《Crystal Growth & Design》,并被選為當期封面。何晨光博士為論文第一作者,陳志濤和趙維博士為論文通訊作者。
該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項目的支持。(來源:廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所)
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