《宽禁带半导体发光材料》3.3氮化物材料的发展2

报告大纲报告大纲 紫外紫外LEDLED应用前景与市场应用前景与市场 国内外紫外国内外紫外LEDLED研究状况研究状况 紫外紫外LEDLED核心材料外延技术核心材料外延技术 紫外紫外LEDLED结构与器件结构与器件 总结与展望总结与展望 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外发光波段定义及划分紫外发光波段定义及划分 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外光的大气吸收特性紫外光的大气吸收特性 波长波长 280nm280nm 日盲紫外日盲紫外 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外光源的应用领域紫外光源的应用领域 UVAUVA UVBUVB UVCUVC 波长波长 320320 400nm400nm 280280 320nm320nm 200200 280nm280nm 穿透能力穿透能力 有很强的穿透力 可以有很强的穿透力 可以 穿透大部分透明的玻璃穿透大部分透明的玻璃 及塑料及塑料 具有中等穿透力 具有中等穿透力 其波长较短部分其波长较短部分 也会被玻璃吸收也会被玻璃吸收 穿透能力弱 无穿透能力弱 无 法穿透大部分的法穿透大部分的 透明玻璃透明玻璃 应用应用 紫外光治疗 文件与印紫外光治疗 文件与印 钞反伪检测器 光催化钞反伪检测器 光催化 剂 空气净化 医疗光剂 空气净化 医疗光 线疗法线疗法 保健 植物生长保健 植物生长 杀菌 净化杀菌 净化 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 波长 波长 nm 部分实现部分实现 尚未实现尚未实现 光刻光刻 验伪验伪 气体分解气体分解 医疗卫生医疗卫生 杀菌净化杀菌净化 DNA分析分析 生化传感生化传感 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外紫外LED在生化探测 杀菌消毒 聚合物固化 安全通讯及白光照在生化探测 杀菌消毒 聚合物固化 安全通讯及白光照 明等诸多领域有着广阔的应用前景明等诸多领域有着广阔的应用前景 相比于传统紫外光源汞灯 紫外相比于传统紫外光源汞灯 紫外LED有许多独有的优势有许多独有的优势 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外光固化紫外光固化 对涂抹感光剂的物质 以短波长 紫外线 照射会引起其化学反应 即对涂抹感光剂的物质 以短波长 紫外线 照射会引起其化学反应 即 可瞬间完成感光剂的固化 干燥 粘附作用 此技术称为紫外线光固化可瞬间完成感光剂的固化 干燥 粘附作用 此技术称为紫外线光固化 技术 技术 UV LEDUV LED固化优点 较传统紫外光 固化优点 较传统紫外光 UV LEDUV LED固化具有节能 环保之优点 固化具有节能 环保之优点 随着紫外随着紫外LEDLED功率的提高 应用前景将进一步扩大 目前保持年均两位功率的提高 应用前景将进一步扩大 目前保持年均两位 数的增长 数的增长 紫外紫外LED应用前景与市场应用前景与市场 紫外防伪探测紫外防伪探测 310nm310nm 280nm280nm 255nm255nm等波长等波长UV LEDUV LED芯片在防伪侦测的应用 芯片在防伪侦测的应用 图中示意图中示意UV LEDUV LED的防伪侦测效果好于常规的防伪侦测效果好于常规UVUV汞灯 汞灯 紫外水净化紫外水净化 Hydro Photon公司与University of Maine Orono的微生物学家开 发的水净化处理设备原型采用 AlGaN基紫外LEDs制造而成 在测 试中 用未消毒的自来水作实验 UV LEDs成功摧毁了将近95 5 细 菌 结果证实了其低成本 高杀菌 的特点 紫外家庭卫生紫外家庭卫生 紫外除螨 紫外医疗应用紫外医疗应用 紫外线辐照系统紫外线辐照系统 NB UVB PUVA 光治疗光治疗 长波长长波长 UVA 320 UVA 320 400nm 400nm 短波长短波长 UVB 280UVB 280 320nm 320nm 紫外市场预期紫外市场预期 20122012年紫外年紫外LEDLED市场总额约为市场总额约为45004500万美元 约占整个紫外光源市场的万美元 约占整个紫外光源市场的12 7 12 7 预期到 预期到20172017年年UV LEDUV LED市场规市场规 模可达模可达2 72 7亿美元 超过整个紫外光源市场的亿美元 超过整个紫外光源市场的1 31 3 未来五年内的复合年增长率可高达 未来五年内的复合年增长率可高达34 34 报告大纲报告大纲 紫外紫外LEDLED应用前景与市场应用前景与市场 国内外紫外国内外紫外LEDLED研究状况研究状况 紫外紫外LEDLED核心材料外延技术核心材料外延技术 紫外紫外LEDLED结构与器件结构与器件 总结与展望总结与展望 紫外紫外LED的发展历程的发展历程 19921992年 年 日本日本 研制第一只研制第一只UVUV A A波段紫外波段紫外LEDLED 发光波长约在发光波长约在 370 nm370 nm 20012001年 美国年 美国 研制出第一只研制出第一只 UVUV B B波段紫外波段紫外 LEDLED 发光波发光波 长为长为305 nm305 nm 19981998年 美国年 美国研研 制出制出发光波长为发光波长为 353 nm353 nm的紫外的紫外LEDLED 这是第一只波长这是第一只波长 短于短于365nm365nm的紫外的紫外 LEDLED 20022002年 美国年 美国研制研制 出出第一只第一只UVUV C C波段波段 的深紫外的深紫外LEDLED 发光 发光 波长波长280 nm280 nm 20062006年 年 日本研日本研 制出制出发光波长为发光波长为 210 nm210 nm的的深深紫外紫外 LEDLED 迄今为止发 迄今为止发 光波长最短光波长最短 2020世纪世纪8080年代 年代 AlNAlN等材料研等材料研 究究 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 紫外紫外LED重要的突破进展重要的突破进展 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 紫外紫外LED重要研究进展重要研究进展 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 APPLIED PHYSICS LETTERS 73 1688 1998 19981998年美国桑地亚国家实验室年美国桑地亚国家实验室 报导了报导了353 6 nm353 6 nm的的UVUV LEDLED 这是第一支 这是第一支 发光波长短于发光波长短于GaNGaN带边的带边的LEDLED 也是当时最短波长的 也是当时最短波长的GaNGaN基基LEDLED LEDLED结构如下图所示结构如下图所示 光输出功率仅有光输出功率仅有13 W 20mA 紫外紫外LED重要研究进展重要研究进展 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 NATURE 441 18 2006 20062006年日本年日本NTTNTT实验室报导了发光波长短至实验室报导了发光波长短至210 nm210 nm的的UVUV LEDLED 这是迄今 这是迄今 为止所报导的最短波长的为止所报导的最短波长的UVUV LEDLED LEDLED结构及光电性能如图所示 输出功率仅为结构及光电性能如图所示 输出功率仅为0 020 02 W 40mA W 40mA 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 穿透位错密度穿透位错密度 TDDs 在在 MQWs作为非辐射复合中心 作为非辐射复合中心 降低了内量子效率 降低了内量子效率 IQE IQE TDD 109 cm 2 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 国际上紫外国际上紫外LED的重要研究机构的重要研究机构 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 日本日本 Meijo University Meijo University 名城大学 名城大学 Nagoya University Nagoya University 名古屋大学 名古屋大学 UV Craftory Co Ltd UV Craftory Co Ltd 创光科学 创光科学 RIKEN RIKEN 理化研究所 理化研究所 NTT Basic Research Laboratories NTT Basic Research Laboratories NTTNTT基础研究实验室 基础研究实验室 美国美国 Sandia National LaboratoriesSandia National Laboratories 桑迪亚国家实验室 桑迪亚国家实验室 Northwestern University Northwestern University 西北大学 西北大学 Kansas University Kansas University 堪萨斯大学 堪萨斯大学 University of South Carolina University of South Carolina 南卡罗来纳州大学 南卡罗来纳州大学 研究背景简介研究背景简介 紫外紫外LED典型外延结构典型外延结构 紫外紫外LED核心发光材料核心发光材料AlGaN材料材料 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 紫外紫外LED核心发光材料核心发光材料AlGaN材料材料 失配位错失配位错 开裂开裂 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 AlGaN外延材料质量是影响深紫外外延材料质量是影响深紫外LED的关键因素的关键因素 AlGaN材料 尤其是高材料 尤其是高 Al组分组分AlGaN材料 其材料 其 中的位错密度很容易达中的位错密度很容易达 到到1010cm 2 乃至更高 乃至更高 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 AlGaN材料的材料的P型掺杂难题型掺杂难题 国内外紫外国内外紫外LED研究状况研究状况 下图所示为下图所示为MgMg在在AlGaNAlGaN材料中的激活能 随着材料中的激活能 随着AlAl组分增大而组分增大而 增大增大 报告大纲报告大纲 紫外紫外LEDLED应用前景与市场应用前景与市场 国内外紫外国内外紫外LEDLED研究状况研究状况 紫外紫外LEDLED核心材料外延技术核心材料外延技术 紫外紫外LEDLED结构与器件结构与器件 总结与展望总结与展望 AlGaN材料外延生长难点材料外延生长难点 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 材料固有特性 材料固有特性 AlAl N N键能键能 2 882 88eVeV GaGa N N键能键能 1 931 93eVeV 两步法外延工艺 低温缓冲层 两步法外延工艺 低温缓冲层 500500 600 600 高温外延 高温外延 1000 1000 通过两步法工艺可以在蓝宝石衬底上通过两步法工艺可以在蓝宝石衬底上 MOCVDMOCVD外延高质量的外延高质量的GaNGaN材料 材料 但是采用两步法工艺蓝宝石衬底上外延但是采用两步法工艺蓝宝石衬底上外延 AlGaNAlGaN材料效果不佳材料效果不佳 Sapphire GaN 1985 LT Buffer H Amano et al Appl Phys Lett 48 1986 353 AlGaN材料外延生长难点材料外延生长难点 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 与与GaGa相比相比 Al Al原子在生长表面的迁原子在生长表面的迁 移能力较差移能力较差 样品表面容易出现岛状样品表面容易出现岛状 生长生长 粗糙度较大粗糙度较大 采用常规 两步法 采用常规 两步法 在蓝宝石衬在蓝宝石衬 底上外延的底上外延的AlGaNAlGaN材料随着材料随着AlAl组分提高组分提高 而晶体质量降低 而晶体质量降低 002 XRD摇摆摇摆 曲线半宽随曲线半宽随Al组组 分而增大分而增大 基于基于GaN模板的模板的AlGaN材料外延材料外延 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 初期解决方案 初期解决方案 GaNGaN模板模板 在高质量的在高质量的GaNGaN模板基础上模板基础上 外延外延AlGaNAlGaN材料材料 效果 效果 AlGaNAlGaN材料质量大大改善材料质量大大改善 下面两图中 圆点对应于两步法外延的下面两图中 圆点对应于两步法外延的AlGaNAlGaN材料 三材料 三 角对应于角对应于GaNGaN模板上外延的模板上外延的AlGaNAlGaN材料 可以看出材料 可以看出GaNGaN模板能模板能 够有效改善够有效改善AlGaNAlGaN材料质量 材料质量 左图 左图 AlGaNAlGaN材料材料XRDXRD摇摆曲摇摆曲 线半高宽随线半高宽随AlAl组分变化关系组分变化关系 右图 右图 AlGaNAlGaN材料位错密度材料位错密度 随随AlAl组分变化关系组分变化关系 GaN模板存在的问题模板存在的问题 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 外延于外延于GaNGaN模板上的模板上的Al Ga NAl Ga N材料受到材料受到 张应力 随着张应力 随着AlAl组分的增大 临界厚度组分的增大 临界厚度 迅速减小迅速减小 AlGaNAlGaN外延层极易开裂 厚度受限外延层极易开裂 厚度受限 c a GaN 5 186 3 189 AlN 4 982 3 112 更好的技术路线 更好的技术路线 AlN模板模板 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 相比于相比于GaNGaN模板 模板 AlNAlN模板更适于高模板更适于高AlAl组分组分AlGaNAlGaN材料的外延材料的外延 GaNGaN模板吸收深紫外光 模板吸收深紫外光 AlNAlN模板对于深紫外光透明模板对于深紫外光透明 GaNGaN模板上模板上AlGaNAlGaN材料厚度只有百纳米甚至几十纳米 材料厚度只有百纳米甚至几十纳米 AlNAlN模板上模板上AlGaNAlGaN材料材料 可以实现数微米可以实现数微米 AlNAlN模板上模板上AlGaNAlGaN材料结晶质量可以进一步提升材料结晶质量可以进一步提升 获得高质量获得高质量AlN模板是提高模板是提高AlGaN材料质量的基础材料质量的基础 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 AlNAlN模板是提高模板是提高AlGaNAlGaN晶体质量的关键晶体质量的关键 AlN材料材料MOCVD外延中的预反应问题外延中的预反应问题 3 334 Al CHNHAlNCH 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 低压 高温利于低压 高温利于AlN材料材料MOCVD外延生长外延生长 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 较低的压强有助于提高较低的压强有助于提高AlN的生长速度的生长速度 降低无用络合物的生成几率降低无用络合物的生成几率 高温有助于提高高温有助于提高AlN的外延生长效率的外延生长效率 促进络合物和中间产物的分解促进络合物和中间产物的分解 低低V III比利于比利于AlN材料材料MOCVD外延外延 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 低低V III有利于提高有利于提高AlN材料的外延生长速度 同时提高结材料的外延生长速度 同时提高结 晶质量晶质量 但过低的但过低的V III比可能不利于提高晶体质量比可能不利于提高晶体质量 极低极低V III比下比下AlN材料的外延材料的外延 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 UCSB的中村修二小组探索了极低的中村修二小组探索了极低V III比下比下AlN的外延 的外延 AlN成核层成核层V III 2 9 高温 高温AlN层层 36 4 结晶质量中上 表面出现微米级六角形沉积物 结晶质量中上 表面出现微米级六角形沉积物 生长温度对于生长温度对于AlN材料外延的影响材料外延的影响 左图对应左图对应1000 1000 生长的生长的AlNAlN材料 可以清晰地看到 在表材料 可以清晰地看到 在表 面有很多六角形缺陷坑 表面平均粗糙度约为面有很多六角形缺陷坑 表面平均粗糙度约为3 5nm3 5nm 右图对应右图对应1200 1200 生长的生长的AlNAlN材料 可以清晰地看到平直的材料 可以清晰地看到平直的 条纹 表面平均粗糙度约为条纹 表面平均粗糙度约为0 2nm 0 2nm 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 高质量的高质量的AlN外延材料外延材料 200300400500600700800 0 20 40 60 80 100 Transmission Wavelength nm 203nm 在高温 低压 低在高温 低压 低V IIIV III下 我们获得了高质量的下 我们获得了高质量的AlNAlN材料材料 外延温度外延温度1200 1200 生长速率约为 生长速率约为1 1 m hm h 左图所示为左图所示为AFMAFM结果 有清晰的 台阶流 迹象 表面平均粗糙度结果 有清晰的 台阶流 迹象 表面平均粗糙度 约为约为0 12nm0 12nm 非常平整 非常平整 右图为透射谱结果 吸收带边非常陡直 约在右图为透射谱结果 吸收带边非常陡直 约在203nm203nm处 处 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 高质量高质量AlN外延材料外延材料 高分辨高分辨XRDXRD双晶衍射摇摆曲线 探测器无狭缝 双晶衍射摇摆曲线 探测器无狭缝 002002对称衍射半高宽约为对称衍射半高宽约为 100arc second 417 6 arc second 417 6 arc second 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 高质量的高质量的AlGaN材料材料 200300400500600700800 0 20 40 60 80 100 Transmission Wavelength nm 230nm 在高质量在高质量AlNAlN模板基础上 模板基础上 外延高质量外延高质量AlGaNAlGaN材料材料 外延温度外延温度1100 1100 生长速率约为 生长速率约为0 80 8 1 21 2 m hm h 左图所示为左图所示为AFMAFM结果 有清晰的 台阶流 迹象 表面平均粗糙度结果 有清晰的 台阶流 迹象 表面平均粗糙度 约为约为0 6nm0 6nm 非常平整 非常平整 右图为透射谱结果 吸收带边非常陡直 约在右图为透射谱结果 吸收带边非常陡直 约在230nm230nm处 处 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 高质量的高质量的AlGaN材料材料 左图为高分辨左图为高分辨XRD 002 2 对称扫描结果 衍射峰强而尖锐 对应对称扫描结果 衍射峰强而尖锐 对应 于外延材料良好的结晶质量 左侧峰对应于于外延材料良好的结晶质量 左侧峰对应于AlGaN外延层 右侧峰外延层 右侧峰 对应于对应于AlN模板 模板 右图为双晶衍射摇摆曲线 探测器无狭缝 右图为双晶衍射摇摆曲线 探测器无狭缝 002002对称衍射半高宽对称衍射半高宽 约为约为140 arc second 102斜对称衍射半高宽约为斜对称衍射半高宽约为537 arc second 0 5000 1 0000 1 5000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 34 535 035 536 036 537 0 I ntensity cps 2THETA OMEGA deg 0 1 00 200 300 400 500 600 700 2000 1 500 1 000 50005001 0001 5002000 I ntensity cps OMEGA arcsec 1 02 rocking curve 002 rocking curve 102 002 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 高高Al组分组分AlGaN材料材料 根据根据 002 002 2 2 对称扫描结果 对称扫描结果 不考虑外延层的弛豫情况 可以不考虑外延层的弛豫情况 可以 估算出估算出AlAl组分约为组分约为79 2 79 2 为了精确标定为了精确标定AlAl组分 同时获得组分 同时获得 外延层的弛豫信息 我们进行了外延层的弛豫信息 我们进行了 倒易空间倒易空间mappingmapping测试 右图为测试 右图为 105 RSM105 RSM结果 结果 根据倒易空间根据倒易空间mappingmapping结果可以结果可以 得到 得到 晶格常数晶格常数 a 3 1106 a 3 1106 c 5 0329 c 5 0329 外延层部分弛豫外延层部分弛豫 弛豫度弛豫度 30 30 AlAl组分组分 80 2 80 2 紫外紫外LED材料外延技术材料外延技术 AlN ELO外延外延 微米图形衬底侧向外延微米图形衬底侧向外延 蓝宝石微米图形衬底外延蓝宝石微米图形衬底外延AlN 光刻光刻 干干 湿法刻蚀自主制备图形衬底 周期湿法刻蚀自主制备图形衬底 周期 2um 图形 图形1 4um AlNAlN材料侧向外延各向异性材料侧向外延各向异性 纳米图形蓝宝石衬底纳米图形蓝宝石衬底 纳米球光刻 湿法腐蚀蓝宝石制备NPSS Sapphire SiO2 Positive photoresist Sapphire SiO2 Positive photoresist PS nanospheres UV light exposure Sapphire SiO2 Sapphire Sapphire Sapphire SiO2 Positive photoresist PS nanospheres 湿法刻蚀湿法刻蚀 去除光刻胶去除光刻胶 单层单层PSPS球球 UVUV曝光曝光 单层纳米尺度单层纳米尺度PSPS 球球 带有纳米图形的带有纳米图形的 光刻胶光刻胶 干法刻蚀干法刻蚀 纳米图形蓝宝纳米图形蓝宝 石衬底石衬底 纳米图形衬底外延纳米图形衬底外延AlN Epitaxial Growth by MOCVD 2 m NPSS上上AlN的合并厚度的合并厚度 2 5 m 4 m AlN的的RMS粗糙度粗糙度 0 19nm 原子级平整的表面 呈现出台阶流原子级平整的表面 呈现出台阶流 的生长模式的生长模式 NPSS上上MOCVD外延生长外延生长AlN 由于由于AlN的侧向外延作用 延伸上来的穿透位错向空气隙 图中箭头所示 的侧向外延作用 延伸上来的穿透位错向空气隙 图中箭头所示 方向弯曲并终止在空气隙的界面 从而降低了图形正上方的方向弯曲并终止在空气隙的界面 从而降低了图形正上方的AlN中的穿透位中的穿透位 错密度 错密度 纳米图形衬底外延纳米图形衬底外延AlN 2000 1000010002000 Intensity a u OMEGA arcsec FWHM 319 arcsec 0002 1012 FWHM 69 arcsec FWHM 002 69 arcsec FWHM 102 319 arcsec Nscrew 1 0 107 cm 2 Nedge 1 2 109 cm 2 630640650660670680690 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 Normalized intensity a u Raman shift cm 1 AlN on FSS AlN on NPSS E2high Stress free frequency 657 4 cm 1 AlN on NPSS 658 6 cm 1 AlN on FSS 660 3 cm 1 Raman光谱证明NPSS显著缓解外延 应力 紫外紫外LED结构结构 外延生长中通过调制通入金属有机源和NH3 实现外延界面控制 获得 陡峭的超晶格和量子阱界面 n AlGaN NPSS AlN AlGaN SLs p AlGaN EBL 4 m AlN NPSS上的深紫外上的深紫外LED 280 290 300 310 Normalized PL intensity a u Wavelength nm 10 K 300 K MQWs NPSS 280 290 300 310 Normalized PL intensity a u Wavelength nm 10 K 300 K MQWs FSS 020406080100 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 Normalized PL Integrated Intensity 1000 T 1000 K MQWs FSS MQWs NPSS 300 K时 发光强度在时 发光强度在 283 nm 内量子效率 内量子效率 IQE 300 K PL intensity at 300K PL intensity at 10 K MQWs NPSS 43 MQWs FSS 30 报告大纲报告大纲 紫外紫外LEDLED应用前景与市场应用前景与市场 国内外紫外国内外紫外LEDLED研究状况研究状况 紫外紫外LEDLED核心材料外延技术核心材料外延技术 紫外紫外LEDLED结构与器件结构与器件 总结与展望总结与展望 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 AlGaN AlGaN MQW结构设计和外延结构设计和外延 4000 3000 2000 1000010002000 0 1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 1E7 1E8 1E9 1E10 1E11 P5 P4 P2 P1 Intensity arb units OMEGA 2THETA arcsec sec A B P3 左图 左图 AlGaN AlGaN多量子阱的表面多量子阱的表面AFM结果结果 左图 左图 XRD 002 2 扫描结果及拟合扫描结果及拟合 多量子阱设计 多量子阱设计 AlxGa1 xN垒厚垒厚12nm AlyGa1 yN阱厚阱厚4nm 表面平均粗糙度表面平均粗糙度 0 54nm 拟合结果 拟合结果 AlxGa1 xN势垒层厚约势垒层厚约12 5nm Al组分组分86 AlyGa1 yN势垒层厚约势垒层厚约3nm Al组分组分65 量子阱外延生长技术量子阱外延生长技术 外延生长中通过调制通入金属有机源和外延生长中通过调制通入金属有机源和NH3 实现外延界面控制 实现外延界面控制 获得陡峭的超晶格和量子阱界面获得陡峭的超晶格和量子阱界面 图示为图示为Al Ga N AlGaN 多量子阱结构的多量子阱结构的TEM结果 可以看到清晰而结果 可以看到清晰而 平整的界面 平整的界面 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 量子阱窄阱设计与外延量子阱窄阱设计与外延 采用窄阱结构设计 通过减小阱宽 降低采用窄阱结构设计 通过减小阱宽 降低QCSEQCSE导致的电子 导致的电子 空穴空间波函数分离 从而提高辐射复合效率空穴空间波函数分离 从而提高辐射复合效率 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 AlN电子阻挡层电子阻挡层 Electron EBL 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 AlN阻挡层结构能带模拟阻挡层结构能带模拟 AlN EBL 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 AlN阻挡层紫外阻挡层紫外LED 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 多层组分渐变多层组分渐变P AlGaN结构结构 紫外紫外LED外延结构中 通常使用外延结构中 通常使用p GaN电极接触层 空穴从电极接触层 空穴从p GaN到到p AlGaN会遇到较大的势垒 严重降低会遇到较大的势垒 严重降低 空穴注入效率 空穴注入效率 我们设计了一种多层组分渐变的我们设计了一种多层组分渐变的p AlGaN层 样品层 样品B 来替代单层 来替代单层p AlGaN 样品 样品A 改善空穴注入效 改善空穴注入效 率 率 样品样品A 样品样品B 紫外紫外LED结构与器件结构与器件 AlGaN材料光学性质研究材料光学性质研究 左图为对应紫外左图为对应紫外LED器件的电学性能测试结果 器件的电学性能测试结果 20mA电流时 样品电流时 样品A电压约电压约 为为9 9V