新研究：半导体同构可以改善LED的设计

2019-04-25 11:37

据外媒报道，来自莫斯科物理技术学院（MIPT）的研究人员发现，超级注射（此前认为只有在半导体异质结构中可能产生的效应）也可能发生在同质结构中（由单一半导体材料组成的结构）。他们指出，大多数已知的半导体可用于构建能够进行超级注射的同质结构，这一发现可为光源开发和生产提供全新方法。

研究人员表示，金刚石和许多新兴宽带隙半导体材料都具有出色的光学和磁性性能。然而，这些材料不能像硅或砷化镓那样进行有效地掺杂，进而限制了它们的实际应用。

MIPT团队预测了金刚石p-i-n二极管中的超级注射效应，与n类注入层的掺杂相比，他们的发现这种方法能允许向二极管的i区注入更多数量级的电子。该团队认为，超注射在金刚石二极管中产生的电子浓度可能比先前认为的电子浓度高10,000倍。因此，研究人员表示，金刚石可能作为紫外LED的基础，比当前理论计算预测的要亮几千倍。

研究人员Igor Khramtsov表示：“令人惊讶的是，相比大多数大众市场的半导体LED和基于异质结构的激光器，金刚石中的超注射效果要强50到100倍。”

研究人员Dmitry Fedyanin指出：“针对硅和锗的超注射需要低温，可能会对其效用产生影响。但在金刚石或氮化镓中，即使是在室温下也可进行强烈的超注射。”

他们指出，超级注射可以在各种半导体材料中进行，包括传统的宽带隙半导体及新型2D材料等。这样一来，可为高效蓝光、紫光、紫外和白光LED以及光学无线通信（Li-Fi）光源，新型激光器，量子互联网发射器和早期疾病诊断的光学设备等的设计开辟全新途径。

他们的研究成果发表在半导体科学期刊《Semiconductor Science and Technology》上。