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限制氮化镓基超辐射发光二极管（SLEDs）效率的因素是什么？
摘要： 基于氮化镓的表面发射激光二极管（SLED）是增强现实显示器等应用的理想光源。然而其电光功率转换效率（PCE）仍远低于LED器件的最高纪录值。本文通过先进数值器件模拟，探究了导致SLED低PCE的内部物理机制：与激光二极管类似，空穴导电性差会显著降低电效率；但与激光二极管不同的是，有源层载流子浓度升高被确认为引发严重限制内量子效率的俄歇复合效应主因。研究同时提出了设计改进方案。
关键词： 超辐射发光二极管、俄歇复合、氮化铟镓/氮化镓、激光二极管、自加热、功率转换效率、超辐射发光二极管（SLED）、空穴导电性
更新于2025-09-12 10:27:22
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由自组装二氧化硅纳米球实现的Ga2O3衬底
摘要： 为了在(?2 0 1)取向β-Ga?O?衬底上获得高质量GaN外延薄膜，研究团队通过自组装周期性SiO?纳米球单层并进行感应耦合等离子体(ICP)刻蚀，制备出具有周期性SiO?纳米球图案的Ga?O?衬底(SiO?-NPGS)。该衬底能实现GaN薄膜的纳米级外延横向过生长(NELOG)。与平面Ga?O?衬底相比，SiO?-NPGS使GaN外延薄膜的(0 0 0 2)和(1 0 ?1 2)晶面半高宽(FWHM)分别从555角秒降至388角秒、634角秒降至356角秒，展现出优异的外延生长潜力。拉曼光谱证实SiO?-NPGS上生长的GaN薄膜几乎无应力。截面透射电镜(TEM)观测也显示位错密度显著降低——嵌入式SiO?纳米球通过阻挡位错并诱导GaN横向过生长，从而大幅减少穿透位错密度。该研究为在Ga?O?衬底上实现高质量无应力GaN外延生长提供了新途径。
关键词： A3 金属有机化学气相沉积，B1 二氧化硅纳米球，B1 氧化镓，B1 氮化镓，A1 纳米级外延横向过生长
更新于2025-09-12 10:27:22
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非均匀电流注入与半极性(2021ˉ)蓝光GaN基垂直腔面发射激光器的丝状激射（含埋入式隧道结）
摘要： 在连续波工作模式下，452纳米激光模式的微分效率为（此处原文缺失数值），阈值电流为2.7毫安。研究展示了孔径直径对9λ腔长器件的影响：微分效率随孔径尺寸增大而提升，而当孔径大于10微米时阈值电流密度保持恒定。较大孔径器件中观察到丝状激射现象，推测该模式行为源于孔径内电流注入的非均匀性。光学近场图像与热显微镜图像的关联性为该理论提供了佐证。
关键词： 垂直腔面发射激光器，半极性，BTJ，氮化镓
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用选择性外延去除工艺的单片集成GaN LED/准垂直功率U型沟槽栅MOSFET对
摘要： 我们报道了在氮化镓(GaN)上实现发光二极管(LED)与准垂直U型沟槽栅金属氧化物半导体场效应晶体管(UMOSFET)单片集成的研究成果。采用选择性外延移除(SER)工艺处理蓝宝石衬底上的LED-on-FET外延叠层结构。本设计中LED与FET分别使用独立的p-GaN层，实现了通过供电电压和FET栅压调控LED发光，并展示了一组350μm×350μm集成LED/UMOSFET单元，其光输出功率(LOP)达4.9 W/cm2（6.0 mW）。同时演示了UMOSFET驱动3颗LED串联的集成器件。该常关型功率UMOSFET具有7 V阈值电压、208 V击穿电压及23 mΩ·cm2比导通电阻，其中采用六边形单元结构实现统一的m面MOS栅极界面。研究还分析了FET尺寸对集成器件性能的影响，建立了FET/LED功率比与面积比的权衡模型，该模型可作为FET/LED集成的通用准则。测试显示最优权衡方案的器件具有24%的FET/LED面积比和56%的FET/LED功率比。本研究为未来GaN发光集成电路(LEICs)构建了新型功能单元。
关键词： 单片集成，场效应晶体管/发光二极管功率比与面积比的权衡，准垂直功率UMOSFET，发光二极管，氮化镓
更新于2025-09-12 10:27:22
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多波长氮化镓基表面发射激光器及其设计原理
摘要： 基于氮化镓的垂直腔面发射激光器（VCSELs）通过巧妙设计的非对称InGaN量子阱（AS-QWs）实现了双波长激光运作。两种激光模式展现出完全正相关的偏振依赖特性，其偏振度高达98%。仅需调节泵浦能量即可连续改变激光输出的组分与强度，使该氮化镓VCSELs具备波长选择与切换功能。理论分析与实验测量表明：光学增益强度、有源层与光场的耦合（即电子-光子相互作用）、载流子隧穿效应及光子再吸收过程对多波长激光机制起关键作用。研究还详细阐述了非对称量子阱与多堆叠尺寸渐变量子点（MS-QD）有源区的设计原理，为氮化镓面发射激光器的可控多波长发射提供指导。这些成果不仅深化了对氮化物微腔系统激光机制的理解，更揭示了此类系统中电子-光子耦合的基本问题。重要的是，这种可控多波长激光运作有望将氮化镓VCSELs拓展至传统技术难以实现的领域，如触发器电路、超高速开关，以及拉曼激光器与传感器等功能器件。
关键词： 垂直腔面发射激光器、氮化镓、电子-光子相互作用、多波长激光器、设计原理
更新于2025-09-12 10:27:22
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蓝宝石衬底上经封帽退火处理的(0001)面氢化物气相外延氮化镓薄膜的拓扑结构与电学特性
摘要： 鉴于需要通过退火激活GaN中注入的掺杂剂，本文采用原子力显微镜形貌分析研究了退火温度与时间、氢化物气相外延生长的GaN薄膜质量、退火?；げ阒柿俊⒁约氨∧び氤牡兹扰蛘拖凳钜觳挠ατ跋?，并对退火样品制备的肖特基二极管进行了电学测试。结果表明：退火过程中多边化小角度晶界形成的螺位错会引发热分解；表面附近会形成施主缺陷（可能是氮空位）；当退火温度更高、退火时间更长、退火?；げ闳扔αΩ笫?，施主缺陷形成速度更快。研究显示最大退火温度约为1300°C，在此温度下退火时间不应超过4分钟。
关键词： 热分解、氮空位、肖特基二极管、原子力显微镜、氮化镓、退火
更新于2025-09-11 14:15:04
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适用于功率和光电子集成电路的可集成准垂直GaN UMOSFETs
摘要： 首次实验验证了可集成、六边形元胞、高压、准垂直GaN功率U型沟槽栅金属氧化物半导体场效应晶体管（UMOSFET）。采用六边形元胞结构获得栅极与漏极沟槽完全一致的m面侧壁，使用与LED光电子集成的兼容金属化工艺。系统研究分析了器件性能对不同参数的依赖关系。通过测量11微米元胞间距UMOSFET，获得最低比导通电阻Ron,sp为23 mΩ·cm2、最高漏极饱和电流295 A/cm2?？皆杓票涮宓幕鞔┑缪梗?08 V）高于闭式元胞设计变体（89 V），而闭式元胞设计展现出更低的关态漏电流1.4×10?? A/cm2。通过将二维电阻网络模型应用于不同尺寸的UMOSFET，提取出六边形元胞的比导通电阻Rcell,sp为8.5 mΩ·cm2、埋层n+区方块电阻RBL,□为223 Ω/□。
关键词： 六边形晶胞、阵列电阻网络模型、二维氮化镓、可集成的准垂直功率UMOSFET、氮化镓
更新于2025-09-11 14:15:04
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16.2: <i>特邀论文：</i> 高性能氮化镓MicroLED显示器的挑战与解决方案
摘要： 我们探讨了新兴微LED显示器制造面临的主要挑战。研究表明，微管技术非常适合这类新型显示器，因为它能为接收基板上的微LED同时提供机械连接和电连接。此外，我们还提出了一种新的制造方法，其基本单元由集成在CMOS驱动电路上的一体化RGB微LED构成。
关键词： 转移、微管、微LED、氮化镓、显示器
更新于2025-09-11 14:15:04
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55.1： <i>特邀论文：</i> 实现200毫米GaN-on-Si LED外延片的高均匀性以应用于微LED
摘要： 微显示技术面临的主要挑战之一是降低成本/提高良率并建立卓越的可制造性。与传统的蓝宝石基氮化镓（GaN-on-Sapphire）LED外延片相比，硅基氮化镓（GaN-on-Si）LED外延片为整个微显示制造流程提供了根本性的成本优势。然而由于硅基氮化镓外延生长的技术难度，这种成本优势在微显示应用中的实际体现尚未普及。本次展示中，我们通过精准的应力工程实现了优异的发光均匀性与良好的应力控制，这为在整个微显示供应链中发挥硅基氮化镓LED外延片的优势开辟了道路，从而显著降低成本并实现高良率量产。
关键词： 曲率、氮化镓-on-硅、200毫米外延晶圆、可重复性、微型发光二极管、发射波长均匀性、应变工程
更新于2025-09-11 14:15:04
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采用刚性高对比度光栅反射器实现GaN基微腔激光器偏振控制的演示
摘要： 我们报道了一种结合刚性二氧化钛高对比度光栅（HcG）结构作为输出镜的氮化镓微腔（Mc）激光器。该HcG结构直接制备于氮化镓结构之上，未留空气间隙。整个微腔结构包含底部介质分布式布拉格反射镜、氮化镓谐振腔以及顶部HCG反射镜，其设计可对横磁（TM）或横电（TE）偏振光实现高反射率。当采用HcG结构进行室温脉冲光泵浦时，该微腔器件展现出约0.79兆瓦/平方厘米的工作阈值。激光发射为TM偏振，偏振度达99.2%，且具有14°（半高全宽）的小发散角。这种采用HcG的氮化镓基微腔结构激光器运作演示，展现了高对比度光栅在绿光至紫外波段半导体激光器中的优势。
关键词： 氮化镓微腔激光器、高对比度光栅反射器、氮化镓、偏振控制、二氧化钛
更新于2025-09-11 14:15:04