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ZnO/GaN混合结构为绿光LED带来希望

导读: ZnO/GaN混合结构为绿光LED带来希望

     低温生长在有源层上的n型ZnO是提高绿光LED性能和满足“绿色缺口”的最新方法。据一家联合的法国-美国研究合作中心声称,混合LED外延结构包括的GaN和ZnO层能生成比现有器件性能更高的绿色发光器。该合作中心由美国西北大学和法国初创公司Nanovation组成,他们通过制造一个LED来证明上述理念的可行性,当总流明级别达2mlm之时,连续波电发光的波长峰值是510nm。

 


     混合型LED的开启电压约为2.5V,此时电阻为47500Ω。该小组打算通过增加p型接触和GaN/AlN界面的间距来降低开启电压。

 

     在8月25日Applied Physics Letters发表的论文中,研究人员简述了他们的进展,此次LED的InGaN多量子阱层中不含铟。采用这个策略制备的绿色发光器解决了“绿光缺口”中相对红色和蓝色发光器件低效率的问题。“绿色发光器中有源层所需铟组分引发了问题。传统的p型GaN顶层所需的衬底温度很严格,它能引发铟泄露从而降低LED的性能和寿命”。

 

     重新设计的外延结构会颠覆以往在多量子层周围的p型和n型层的布局。在基于蓝宝石的AlN衬底上,用MOCVD法沉积p-GaN作为帽层(胜于常用的n-GaN层),然后在上面生长多量子阱(MQW);当温度在200-800°C范围内,利用ZnO脉冲激光沉积(PLD)法在MQW上掺杂n型材料层。作为比较,该小组在1000°C时对p-GaN层退火,如此可以在生长MQW之前加快镁元素的掺杂。这是因为相对GaN的2.0而言,ZnO的折射率也达到2.5,所获LED的光提取效率增加了。


     其中,西北大学团队成功制备了器件,并测出他们的效率,但ZnO层是由Nanovation沉积的。据悉,影响这种结构的关键性能是p-GaN层的质量,将它生长在AlN模板上对提高质量有帮助。

 

     接下来的工作就是提高他们器件中p-GaN材料的质量,现在他们正在考虑制备更厚的有源层,“ZnO的生长温度比MQW的要低,更厚的InGaN层更加稳定,必将导致绿色频谱中的LED具有更高的输出功率。”

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