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深紫外發光二極管的載流子定位工程

稿件來源:今日半導體 責任編輯:ICAC 發布時間:2020-07-07

  北京大學已采用深紫外(DUV,波長小于300nm)發光的自組裝側壁量子阱(SQW)結構來改善基于氮化鋁鎵(AlGaN)化合物半導體合金的二極管的光輸出功率性能。側壁結構起因于在具有不同錯切角的(0001)c面藍寶石襯底上進行多量子阱(MQW)材料生長過程中的聚集效應。

  北京研究人員認為他們的SQW方法是一種潛在的“顛覆性框架”,另外,SQW結構會產生載流子局部化效應,可以改善重組為光子的過程,并避免載流子被位錯俘獲,然后轉變為基態而無光發射。

  使用金屬有機化學氣相沉積c面藍寶石上生長該材料。樣品A、B、C相對于m平面的錯切角分別為0.2°、2°、4°。然后進行相應的實驗,通過比較室溫和10K PL強度來評估內部量子效率(IQE)。對于樣品A-C,室溫IQE分別確定為46%,54%和59%。通過使用Lorentz曲線擬合將SQW和MQW排放行為分開,樣本B的SQW區域的IQE估計為56%,而MQW僅管理45.6%。

  試驗后,直接在AlN模板層上生長的MQW的X射線分析表明,對于基材錯切角分別為0.2°、2°和4°的線錯位密度(TDD)分別為1.56x1010 / cm2、1.17x1010 / cm2和6.4x109 / cm2 。研究人員將4°MQW結構的較低TDD值視為有助于提高IQE的主要因素。

  時間分辨的PL用于確定熒光壽命,結果表明,SQWs的熒光壽命比MQWs顯著延長,這表明與MQWs相比,SQWs的非輻射重組得到了更有效的抑制。

  研究人員評論表示,研究結果進一步證實了所提出的涉及SQW的有源區在器件性能方面比僅使用MQW具有更大的潛力,特別是當AlN和AlGaN的材料質量仍處于不良或中等水平時。  

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