氮化物基材料被認(rèn)為是非常有前途的半導(dǎo)體材料用于高亮度發(fā)光二極管（LED）和高功率高頻器件在由于其直接帶隙和寬帶隙（0.7-6.2 eV）。InGaN基多量子阱LED被廣泛應(yīng)用于全彩顯示、景觀照明、交通信號(hào)燈等由于其具有高效率、壽命場(chǎng)、尺寸小的優(yōu)勢(shì)。盡管在制作綠光LED已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，提高InGaN/GaN 多量子阱中In組分的并入仍是獲得長(zhǎng)波長(zhǎng)高性能綠光LED的障礙瓶頸。其中一個(gè)導(dǎo)致In組分的并入的困難是由于外延層中存在的應(yīng)力，這是由于藍(lán)寶石襯底和GaN晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)失配造成的。c面藍(lán)寶石上生長(zhǎng)的GaN中的主要應(yīng)變?cè)从跓嵯禂?shù)不相容性（62%）和晶格常數(shù)差（13%）。在2英寸藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的GaN層，其壓應(yīng)力可達(dá)到200 MPa，晶片的彎曲可達(dá)到60微米，這對(duì)于大規(guī)模生長(zhǎng)是不可接受的。因此，因?yàn)镚aN異質(zhì)外延形成的應(yīng)力對(duì)于In組分的并入有著非常重要的影響。

　　中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所王軍喜課題組通過(guò)在GaN層中插入光子晶體提高InGaN基綠光LED的In組分的并入。光子晶體的采用得到了張應(yīng)力的釋放。應(yīng)力釋放可歸因于Ph-C基質(zhì)中的應(yīng)變晶格恢復(fù)和Ph-C空隙上的GaN贗晶外延。此外，XRD和AFM結(jié)果表明插入光子晶體可以提高晶體質(zhì)量。通過(guò)插入光子晶體，綠光LED的In組分并入得到了提升，這導(dǎo)致了波長(zhǎng)紅移了6 nm。20 mA下綠光LED的光輸出功率提高了10.65%。

　　光子晶體的引入增大了In組分的并入，為高性能綠光LED的設(shè)計(jì)提供了更廣泛的空間，對(duì)促進(jìn)InGaN基LED在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用起到了積極的作用。

　　圖1. 制備光子晶體的示意流程圖。

　　圖2.（a）室溫下對(duì)照和光子晶體LED的PL光譜。(b) 不同電流下對(duì)照和光子晶體LED的EQE。(c) 不同電流下對(duì)照和光子晶體LED的光輸出功率。

　　文章信息：

　　Improving the incorporation of indium component for InGaN-based green LED through inserting photonic crystalline in the GaN layer 

　　Yunqi Li, Xinwei Wang, Ning Zhang, Xuecheng Wei, Junxi Wang

　　J. Semicond. 2022, 43(7): 072801

　　doi: 10.1088/1674-4926/43/7/072801

　　Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/7/072801 

　　來(lái)源：半導(dǎo)體學(xué)報(bào)2022年第7期-中文導(dǎo)讀