1 山西中科潞安紫外光电科技有限公司，山西 长治 046000
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明技术研究开发中心，北京 100083
在p?AlGaN表面沉积Ni/Au/Ni/Au透明电极体系，通过传输线模型测试，研究了退火温度对Ni/Au/Ni/Au与p?AlGaN材料接触特性的影响。结果表明，AlGaN基深紫外LED采用Ni/Au/Ni/Au金属体系，在600 ℃空气氛围下退火3 min形成p型半导体材料NiO。进一步优化Ni/Au/Ni/Au体系金属厚度，当Ni/Au/Ni/Au各层厚度由20/20/20/20 nm减薄至2/2/5/5 nm，并在600 ℃空气氛围退火3 min，其与p?AlGaN材料的接触电阻率从3.23×10-1 Ω·cm2降到2.58×10-4 Ω·cm2。采用上述优化的Ni/Au/Ni/Au体系制备的深紫外LED器件，器件光电特性得到了改善。在150 mA驱动下工作电压低至5.8 V；通过提升电极透过率，光输出功率提升18.9%。
UV-LED AlGaN NiAu 欧姆接触 UV-LED AlGaN, NiAu Ohmic contact
1 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
AlGaN基深紫外LED由于具有高调制带宽和小芯片尺寸, 在紫外光通信领域受到越来越多的关注。本研究通过改变生长AlGaN量子垒层的Al源流量, 生长了三种具有不同量子垒高度的深紫外LED, 研究了量子垒高度对深紫外LED光电特性和调制特性的影响。研究发现, 随着量子垒高度的增加, 深紫外LED的光功率出现先增加后减小的趋势, 量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的光功率相比50%和60%的深紫外LED提升了近一倍。载流子寿命则出现先减小后增大的趋势, 且发光峰峰值波长逐渐蓝移。APSYS模拟表明, 随着量子垒高度增加, 量子垒对载流子的束缚能力增强, 电子空穴波函数空间重叠增加, 载流子浓度和辐射复合速率增加; 但进一步增加量子垒高度又会由于电子泄露, 空穴浓度降低, 从而辐射复合速率降低。量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的-3 dB带宽达到94.4 MHz, 高于量子垒Al组分为50%和60%的深紫外LED。
紫外光通信 深紫外发光二极管 多量子阱层 调制带宽 发光功率 ultraviolet communication deep ultraviolet light-emitting diodes multiple-quantum-well layer modulation bandwidth optical power
李晋闽 1,2,3,*刘志强 1,2,3魏同波 1,2,3闫建昌 1,2,3[ ... ]王军喜 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京第三代半导体材料与应用工程技术研究中心, 北京 100083
半导体照明是21世纪初兴起的产业,也是我国第三代半导体材料成功产业化的第一个突破口,技术发展日新月异,是国际高科技领域竞争的焦点之一。目前,我国半导体照明产业已经形成了完整的产业链,功率白光LED、硅基LED和全光谱LED等核心技术同步国际,紫外LED、可见光通讯、农业光照和光医疗等创新应用走在世界前列。介绍了我国在半导体照明方面的研究进展,回顾了相关产业的发展情况,并对未来进行了展望。
材料 半导体照明 发光二极管 氮化物 深紫外LED 陆义 1,2,3,4,*闫建昌 1,2,3李晓航 4郭亚楠 1,2,3[ ... ]李晋闽 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 北京市第三代半导体材料及应用工程技术研究中心, 北京 100083
4 阿卜杜拉国王科技大学 先进半导体实验室, 图沃 23955-6900,沙特阿拉伯
为了获得高效率的AlGaN基深紫外发光二极管, 提出了具有渐变量子垒的氮极性结构来调控载流子的传输.通过氮极性结构在p型电子阻挡层中形成的反向极化诱导势垒, 改善空穴注入和电子泄漏问题.另外研究了不同的渐变方向和渐变程度对器件性能的影响.模拟结果显示, 在12 nm的AlGaN量子垒上沿着(000-1)方向从Al组分0.65线性渐变到0.6, 可以有效平衡量子垒的势垒高度和斜率, 从而极大的增强空穴注入, 光输出功率相较于传统结构提高了53.6%.该设计为电子泄漏和空穴注入问题提供了直接而有效的解决方案, 在实现更高效率的深紫外发光二极管方面显示出广阔的前景.
深紫外LED 氮极性 渐变量子垒 载流子调控 Deep Ultraviolet Light-Emitting Diode(DUV LED) AlGaN AlGaN N-polar Grading quantum barrier Carrier manipulation
1 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京100049
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京100083
3 中国电子信息产业发展研究院 集成电路研究所, 北京100846
通过设计InGaN多量子阱LED有源区的不同结构, 研究了载流子复合机制对LED调制速度的影响。结果显示, 由于窄量子阱LED的载流子空间波函数重叠几率更高, 且电子泄露效应更显著, 所以复合速率更快, 调制带宽更高。In组分为1%的InGaN量子垒LED可提高辐射复合的权重, 使得调制带宽高于GaN量子垒LED; In组分为5%时, 电子泄露和俄歇复合占据主导地位, 且由于这两种复合机制复合速率很快, 所以调制带宽显著提高。
发光二极管(LED) 可见光通信 调制带宽 载流子寿命 复合机制 light emitting diode (LED) visible light communication modulation bandwidth carrier lifetime recombination mechanism
吴清清 1,2,3,*闫建昌 1,2,3张亮 1,2,3陈翔 1,2,3[ ... ]李晋闽 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 照明研发中心, 北京 10083
2 中国科学院大学, 北京 10049
3 北京第三代半导体材料与应用工程技术研究中心, 北京 10083
利用单层六方BN材料(hexagonal BN:hBN)作为成核层, 用金属有机物化学气相沉积法生长AlN薄膜, 得到应力小裂纹少的外延材料。实验中, 对hBN材料进行人为表面化学修饰, 以增加hBN的缺陷和后续AlN生长的成核中心。对比分析了有无hBN成核层时生长的AlN薄膜质量, 证实了hBN有助于减少AlN外延层中的裂纹, 空气孔隙及应力。研究了V/III生长参数对AlN薄膜表面形貌、晶体质量和应力的影响, 得到合适的生长窗口, 获得完全无应力的氮化铝外延层, 且其位错密度与蓝宝石上生长的氮化铝相当.
AlN薄膜 六方氮化硼 缺陷 应力 AlN films Hexagonal BN MOCVD MOCVD Defect Stress 光子学报
2017, 46(11): 1116001
