1 厦门大学物理科学与技术学院福建省半导体材料与应用重点实验室，福建 厦门 361005
2 厦门大学海洋与地球学院近海海洋环境科学国家重点实验室，福建 厦门 361102
3 厦门瑶光半导体科技有限公司，福建 厦门 361006
2019年新冠疫情席卷全球，给人类社会带来了巨大的影响和经济损失。AlGaN基深紫外发光二极管（DUV-LED）作为新型高效消杀器件，引起了学术界广泛的研究，其中，深紫外透明电极对提升深紫外LED的光电性能至关重要。采用一种新型的高透明度（>90%）铜基核壳结构金属纳米丝（Cu@metal NSs）电极，实现深紫外LED光输出功率近一倍的提升。基于深紫外LED的阵列排布及配光优化，集成制造了180 mW深紫外LED消毒灯模组，经生物实验验证，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的灭活率大于99.99%。更重要的是，高功率消毒器械对新型冠状病毒表现出大于99.9%的灭活性能。本工作有望推动未来新型结构的深紫外发光器件制造及其高效消杀应用。
深紫外发光二极管 透明电极 金属纳米丝 杀菌消毒效率 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0523002
南京邮电大学 彼得·格林贝格尔研究中心，江苏 南京 210003
AlGaN 基深紫外（Deep ultraviolet，DUV）发光二极管（Light?emitting diode，LED）可用于杀菌、水体净化、光疗、固化、传感和非视距通信等场合，在生物、环境、工业、医疗和**等领域具有广阔的应用前景。针对现阶段 DUV LED 外量子效率较低的问题，本文提出了一种超薄垂直结构的 DUV LED 方案。该方案基于蓝宝石‐硅晶圆键合和物理减薄工艺实现了高质量 DUV LED 外延层从蓝宝石衬底到高导热硅基板的转移，并采用转移后亚微米厚度的超薄外延层制备出垂直结构的 AlGaN DUV LED。器件的出光面在减薄工艺后无需特殊的化学处理便可实现纳米级的粗化，配合超薄外延层结构具备显著的失谐微腔效应，有助于破坏高阶波导模式，从而增加 TM 波的出光并提升器件的出光效率。测试表明，转移后的外延层厚度约为 710 nm，制备出的 DUV LED 发光光谱峰值波长约为 271 nm。该垂直结构 DUV LED 制备方案为实现高效 DUV 光源提供了可行路径。
深紫外发光二极管 外延层转移 晶圆键合 减薄工艺 DUV LED epilayer transfer wafer bonding thinning process
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
1 河北工业大学电子信息工程学院 天津市电子材料与器件重点实验室， 天津 300401
2 河北工业大学 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室， 天津 300401
研究了俄歇复合、电子泄漏和空穴注入对深紫外发光二极管(DUV LED)效率衰退的影响。结果表明，当俄歇复合系数从10-32 cm6·s-1增大到10-30 cm6·s-1时，俄歇复合对效率衰退的影响很小。当俄歇复合系数增大到10-29 cm6·s-1时，俄歇复合对效率衰退有显著的影响。然而，对于AlGaN材料而言，俄歇复合系数很难达到10-29 cm6·s-1。此外，本研究还发现，即使设置的俄歇复合系数等于10-32 cm6·s-1，DUV LED的效率衰退依旧随着电子泄漏的增加而增大。因此，这进一步证明了电子泄漏是导致DUV LED效率衰退的主要因素。此外，本工作还证明了空穴注入效率的提高可以有效地抑制DUV LED的效率衰退问题，这主要是由于更多的电子与空穴在量子阱中复合产生了光子，降低了电子从有源区中泄漏的几率。
深紫外发光二极管 俄歇复合 电子泄漏 空穴注入 效率衰退发 DUV LED Auger recombination electron leakage hole injection efficiency droop
1 安徽工程大学 高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室, 安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学 电气工程学院, 安徽 芜湖 241000
3 北京大学物理学院 宽禁带半导体研究中心, 北京 100871
4 安徽工程大学 外国语学院, 安徽 芜湖 241000
针对AlGaN基多量子阱中有效的平衡载流子注入问题, 研究了有源区势垒层中Al组分调制形成的非规则H形量子势垒对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)器件性能的影响及载流子的输运行为。研究发现, 与多量子阱中常用的单Al组分势垒相比, 加入Al组分较高的双尖峰势垒可以有效地提高内量子效率和光输出功率。进一步研究表明, 电子在有源区因凸起的尖峰势垒而得到了有效的阻挡, 减少了电子的泄露, 而空穴获得更多的动能从而穿过较高的势垒进入有源区。因此, 采用非对称H形量子势垒的深紫外LED器件中载流子输运实现了较好的平衡, 量子阱中的载流子复合速率远高于普通的深紫外发光二极管。
深紫外发光二极管 量子势垒 AlGaN AlGaN deep ultraviolet light-emitting diodes quantum barrier
1 河北工业大学电子信息工程学院微纳光电和电磁技术创新研究所, 天津 300401
2 天津市电子材料和器件重点实验室, 天津 300401
国家自然科学基金、河北省自然科学基金、天津市自然科学基金、人社部留学人员科技活动项目择优资助优秀类、河北省计划项目、河北省高校百名优秀创新人才支持计划;
光学器件 AlGaN 深紫外发光二极管 外量子效率 空穴注入效率 光输出功率 激光与光电子学进展
2019, 56(6): 060001
1 厦门市三安光电科技有限公司，福建 厦门 361009
2 清华大学 电子工程系 集成光电子学国家重点实验室/清华信息科学与技术国家实验室(筹)，北京 100084
对比研究了SiO2、聚酰亚胺薄膜、SiNx/旋涂玻璃(SOG)复合材料等钝化材料对倒装焊深紫外LED器件抑制漏电流恶化、改善器件可靠性的作用。实际测试结果表明，未钝化和采用SiO2、聚酰亚胺、SiNx/SOG复合钝化膜后，倒装焊紫外LED短路漏电比例分别为100%、100%、55%和18%，采用聚酰亚胺和SiNx/SOG复合钝化膜的器件点亮1000h后光衰分别为67%和20%。分析表明，SiNx与SOG结合使用有效降低了表面电荷复合几率并改善了倒装焊短路问题; SOG还进一步降低了表面的粗糙度，改善了由于AlGaN外延表面上的深凹槽结构引起的器件漏电及倒装焊金属溢流的短路，从而大大提高了可靠性。
深紫外发光二极管 钝化层 漏电 短路 deep UV LED passivation layer SOG SOG leakage short circuit
