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氮化铝在UV - LED的应用

发表时间:2021-09-13 15:59作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

大多数AlN UV - LED异质结构生长在c平面蓝宝石衬底上,如图所示。一般采用MOCVD生长技术,典型生长温度为1000~1200 ℃,有时可达1500 ℃,广泛应用于照明、医疗、水资源净化等领域,具有巨大的经济价值,但存在外部量子效率低(小于10%)等缺陷。


图 使用氮化铝薄膜的深紫外LED的典型外延结构图


2017年,日本信息通信研究机构的S. I. Inoue等人报道了深紫外AlGaN基LED在波长265 nm、输出功率大于150 mW下,采用大面积纳米图形结构制作LED,使光提取效率提高了3倍,可满足实用化需求,为深紫外AlGaN基LED大规模应用奠定了基础。


2018年,美国威斯康星大学麦迪逊分校的D. Liu等人报道了一种在AlN本体单晶衬底上使用p型Si增强空穴注入400 nm厚的AlN同质外延229 nm UV - LED,氮化物异质结构使用金属有机化学气相外延(MOVPE)法淀积,76 A/ cm 2 电流密度连续波工作状态下AlN / Al 0.77 Ga 0.23 N多量子阱(MQW)LED未出现效率下降,实现了本体衬底固有的低位错密度特性,证实了该结构是实现UVC LED的有效方法,未来也可用于激光器中。2018年,德国的N. Susilo等人报道了一种采用MOVPE法生长在溅射和高温退火(HTA)AlN / 蓝宝石衬底上的AlGaN基DUV LED,这种350 nm结构与常规ELO AlN / 蓝宝石LED相比,具有相似的缺陷密度、输出功率特性和外部量子效率(EQE),但曲率(-80 km -1 )比ELO结构低1倍,且降低了复杂性和成本。2018年,中国科学院半导体研究所的L. Zhao等人推出了一种在溅射淀积AlN模板上制作的AlGaN基UV - LED,把外延AlN/ AlGaN超晶格结构插入LED结构和AlN模板之间以降低位错密度,这种282 nm LED的光输出功率在20 mA时达 0.28 mW,外部量子效率为0.32%。


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