近日,廈門大學物理科學與技術學院與乾照光電協(xié)同攻關,在提升綠光LED效率方面取得重大進展。該研究成果以“High External Quantum Efficiency Green Light Emitting Diodes on Stress-Manipulated AlNO Buffer Layers”為題發(fā)表于IEEE PHOTONICS JOURNAL 14(4) (2022) 8234405。
近年來,半導體發(fā)光二極管已經(jīng)在國民經(jīng)濟的不同領域中得到廣泛應用。隨著技術的巨大飛躍,藍光LED的光電轉換效率已超70%,同時AlGaInP基紅光LED技術也已經(jīng)非常成熟。然而,發(fā)光波長介于兩者之間的綠光LED的光電轉換效率仍顯著低于藍光與紅光LED,形成一個明顯的效率低谷(Green Gap)。
針對這一難題,廈門大學康俊勇教授與乾照光電陳凱軒博士團隊經(jīng)過3年的聯(lián)合攻關,提出通過并入高濃度氧形成AlNO緩沖層的方法,降低圖形化藍寶石襯底與GaN外延層間晶格失配導致的應力與缺陷,進而減緩了MQW中阱/壘的應力及其壓電極化效應,提升了阱/壘界面的陡峭度,提高了阱中In組分的一致性,最終提高了LED的光電轉換效率。
基于該技術制備的526 nm綠光LED芯片(面積為0.1mm2),在20 A/cm2的工作條件下外量子效率達46.1%、光電轉換效率達41.9%,為目前所報道的最高數(shù)值。除提升綠光LED效率以外,該技術預期也可以在AlN基紫外LED中發(fā)揮作用。
圖1.AlNO緩沖層助力“Green Gap”問題的改善
論文第一作者為廈門大學博士生王愛民,合作作者為廈門大學李金釵教授,共同通訊作者為廈門大學康俊勇教授與乾照光電陳凱軒博士。(來源:廈大物理科學與技術學院)
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