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技术荟|增强UV LED的透明导电性新方法

2017-07-05 00:55
PokerJoker
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ITO跟LED有什么关系?

ITO是一种透明的电极材料,具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性。目前ITO膜主要是为了提高LED的出光效率。

Burstein-Moss效应是什么?

Burstein-Moss效应:当半导体重掺杂时,费米能级进入导带,本征光吸收边向高能方向移动的现象。

在普通掺杂的半导体中,费米能级位于导带与价带之间。当n型掺杂浓度上升时,由于电子在导带中集聚,费米能级会慢慢被推到导带之中(可以简单的理解成冰块(费米能级)被增加的水(电子)推到高位)。

什么是前躯体(precursor)?

前躯体指的是用来合成、制备其他物质的经过特殊处理的配合材料。

日前中山大学的研究人员发明了一种采用金属有机气相沉积(MOCVD)制备LED结构中氧化铟锡膜(ITO)的工艺,这种方法可以有效的增强UV LED的透明导电特性。

通常UV LED按照波长分为UVA UVB UVC三种类型。目前主要用于水纯净化、生物灭菌消毒、医用诊疗、紫外治疗等领域。

研究过程

尽管ITO 在可视光谱区域里是一种透明导电层材料,但是对于紫外区域,ITO的透明特性就会逐渐降低。

因此,中山大学团队设法使用MOCVD技术将光学禁带的宽度拓宽到4.7eV。该禁带所激发出的光子波长正好在紫外区域内(364nm)。

通常UV LED按照波长分为UVA UVB UVC三种类型。目前主要用于水纯净化、生物灭菌消毒、医用诊疗、紫外治疗等领域。

图1  90nm MOCVD工艺ITO膜的光电特性

(a)锡流速(Sn flow rate)对于电子密度和迁移率的影响

(b)MOCVD工艺ITO膜中的UV可见光透过率与不同的锡流速。

(c)不同工艺下的ITO光学禁带对比

中山大学团队首先在蓝宝石表面使用MOCVD技术(生长环境温度为500°C左右)生长90nm ITO膜,前躯体为三甲基铟(trimethyl indium)、四甲基锡(tetrakis-dimethylamino tin)、以及氧氩混合气体。最终所得的材料表面附有类金字塔形状(100)和三角形形状(111)的颗粒。

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