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面-面退火溅射沉积AlN模板上MOVPE生长AlGaN中位错诱导螺旋丘的抑制
摘要： 通过金属有机气相外延（MOVPE）技术在面对面退火溅射沉积的氮化铝/蓝宝石（FFA Sp-AlN）模板上生长了AlGaN薄膜，并研究了其生长行为。由于形成大型丘状结构，小偏角蓝宝石衬底上生长的AlGaN薄膜表面平整度较差。为探究这些丘状结构的成因，研究团队全面分析了常规全MOVPE生长氮化铝/蓝宝石（MOVPE-AlN）模板与FFA Sp-AlN模板的结晶质量和表面形貌。估算FFA Sp-AlN模板的螺位错与混合型刃位错密度约为1.8×10? cm?2，比MOVPE-AlN模板低两个数量级。因此，FFA Sp-AlN模板上独特出现的丘状结构生长现象被归因于其极低的螺位错与混合型刃位错密度。大偏角蓝宝石衬底能有效抑制FFA Sp-AlN模板上的丘状结构，而表面平整度的提升使生长于AlGaN层上的多量子阱具有更优光学特性。这些成果为制备高效低成本氮化铝镓基深紫外发光二极管提供了可行方案。
关键词： 氮化铝镓、金属有机化学气相沉积、深紫外发光二极管、小丘结构、FFA Sp-AlN
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于深紫外发光二极管的金属-绝缘体-半导体结构，以增强阴极区域的电子注入
摘要： 在本研究中，我们提出在n型AlGaN层上采用金属-绝缘体-半导体（MIS）结构来降低接触电阻并提升基于AlGaN的深紫外发光二极管（DUV LED）的墙插效率（WPE）。阴极金属与n-AlGaN层之间的薄绝缘体可分担偏压，使n-AlGaN层表面耗尽程度降低，从而使MIS型阴极结构更有利于电子的带间隧穿效应。此外，采用MIS结构能使金属的电子亲和能与n-AlGaN层的导带能级对齐，从而避免电子通过热电子发射进行传输。得益于MIS型阴极，我们发现即使使用具有较大电子亲和能的金属，也能获得优异的电子传输性能。本研究还深入分析了绝缘体的相对介电常数、带隙、电子亲和能、长度及厚度对DUV LED电子传输和WPE的影响。结果表明，在MIS型阴极区域促进电子隧穿需要选用低介电常数的绝缘体。
关键词： 绝缘体、深紫外发光二极管、欧姆接触、n型氮化铝镓、金属-绝缘体-半导体结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于III族氮化物的深紫外发光二极管能带工程研究综述
摘要： III族氮化物深紫外（DUV）发光二极管（LED）被认为是水/空气净化、杀菌及生物传感应用中具有前景的高能效、环保且耐用的紫外光源。然而，由于内量子效率低、电流泄漏严重及高电流注入时效率骤降等问题，当前DUV LED的性能远未达到商业化要求。学界已投入大量精力通过合理设计此类发光器件的能带结构来提升其输出功率。本综述总结了DUV LED能带设计与工程化的最新进展，重点关注电子阻挡层、量子阱、量子垒的能带工程方法，以及隧道结、超薄量子异质结构等新型结构的应用以提升效率。这些创新方案为下一代更高效环保的实用化紫外光源铺平了道路。
关键词： 量子阱，量子垒，深紫外发光二极管，超薄量子异质结构，能带工程，电子阻挡层，隧道结，氮化镓（III族氮化物）
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于AlGaN的深紫外发光二极管的TE/TM模式全空间分解
摘要： 通过自主搭建主要由角度分辨支架、格兰-泰勒棱镜和光谱仪组成的光强测试系统，实验研究了AlGaN基深紫外发光二极管（DUV-LED）中横电（TE）/横磁（TM）模式的全空间分解特性。通过粗糙化蓝宝石侧壁，实现了对TE和TM模式光（无偏振选择性）的提取效率提升。采用不同激光条件刻划蓝宝石侧壁的实验验证了自主光强计量系统的可靠性，该系统能有效增强光提取效率的验证效果。更重要的是，该测试系统可为外延结构和芯片结构设计提供有效反馈，为高效AlGaN基DUV-LED的设计提供新思路。
关键词： 氮化铝镓、TE/TM模式光、蓝宝石侧壁粗糙化、深紫外发光二极管
更新于2025-09-19 17:13:59
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深紫外LED与倍增型光电转换器的单片集成
摘要： 在单个芯片上垂直单片集成多个器件已成为克服材料和物理特性基本限制的一种有前景的方法，通过集成解决方案利用其互补物理特性为显著提升器件性能提供了独特机遇。本文展示了一种与倍增光电转换器（MPC）集成的深紫外发光二极管（DUV LED），该转换器由p-GaN/本征GaN/n-GaN（p-i-n GaN）结构构成以实现电光转换，从而大幅提高空穴注入效率。该p-i-n GaN结构通过先吸收DUV光再产生电子-空穴对的方式充当空穴倍增器。新产生的电子-空穴对首先被p-i-n GaN结构中的电场分离，使多个空穴注入多量子阱（MQWs），最终促进辐射复合，从而实现21.6%的高墙插效率（WPE），相比传统DUV LED展现出60倍的WPE提升。本文展示的单片集成策略为开发高效发光器件提供了新思路。
关键词： 氮化铝镓，倍增型光电转换器，单片集成，深紫外发光二极管，注入效率
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用阴极发光光谱法对生长于具有密集大台阶的AlN模板上的AlGaN基深紫外LED多量子阱非均匀量子产额进行二维分析
摘要： 基于AlN模板上密集宏观台阶制备的含倾斜与台阶区非均匀多量子阱（MQWs）的AlGaN基深紫外发光二极管（LEDs）展现出高内量子效率（IQE）。为研究非均匀MQWs的微观结构，进行了阴极荧光（CL）成像表征，获得了针对265nm和285nm LED的非均匀MQWs在300K与38K下的CL强度对比图谱。当电子束流低于1.0nA时，确认非均匀MQWs倾斜与台阶区的信号在300K满足非饱和激发条件。非辐射复合（NR）在38K下仍未充分冻结——特别是265nm MQW的台阶区，表明点缺陷（PDs）导致的高浓度NR中心存在；而285nm MQW在38K的NR更接近冻结状态，其PDs浓度可能低于265nm MQW。最终通过绘制300K与38K CL强度比值图谱，展示了一种近似IQE分布图的构建方法，并结合分析误差因素讨论了比值图谱数值。结果支持n-AlGaN限制层中富Ga条带区实现局域电流注入的模型。
关键词： 氮化铝镓、阴极发光光谱、内量子效率、深紫外发光二极管、多量子阱
更新于2025-09-12 10:27:22
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在蓝宝石衬底上采用纳米级厚AlN成核层实现高质量无裂纹AlN薄膜的异质外延生长，用于AlGaN基深紫外发光二极管
摘要： 在蓝宝石衬底上生长高质量无裂纹的氮化铝(AlN)薄膜是实现高效氮化铝镓(AlGaN)基深紫外发光二极管(DUV LEDs)的基础。我们报道了采用纳米级厚度的AlN成核层(NL)在蓝宝石衬底上生长高质量无裂纹AlN薄膜的研究。通过制备三种纳米级AlN成核层（包括原位低温AlN(LT-AlN)成核层、未掺氧异质溅射AlN成核层和掺氧异质溅射AlN成核层）来实现蓝宝石衬底上的AlN外延生长。系统研究了纳米级AlN成核层厚度对蓝宝石衬底上生长AlN薄膜的光学透过率、应变状态、表面形貌及螺位错(TD)密度的影响。在200-270 nm波长范围内，采用掺氧溅射AlN成核层的蓝宝石衬底AlN薄膜平均光学透过率高于LT-AlN成核层和未掺氧溅射AlN成核层的样品。但未掺氧溅射AlN成核层的AlN薄膜具有最低的位错密度。当采用最佳厚度的溅射AlN成核层时，所得AlN薄膜呈现弱拉应力、无裂纹表面且位错密度低。进一步在该高质量无裂纹AlN薄膜上生长了270 nm的AlGaN基DUV LED。本研究为获得适用于DUV LED的高质量无裂纹AlN薄膜提供了可行方案。
关键词： 晶体质量、拉应力、成核层、表面形貌、深紫外发光二极管
更新于2025-09-11 14:15:04