中科院宁波材料所AFM：横向极性结构AlGaN量子阱，增强紫外发光的有效途径

撰稿 | 淡淡的天空         编辑 | 化学加

导读

[本文来自：www.11jj.com]

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所叶继春研究员和沙特..国王科技大学（KAUST）李晓航教授课题组联合在AFM报道了通过引入包含III和N极性畴的横向极性结构（LPS）来增强AlGaN多量子阱（MQW）的发光效率的一种新的方法（Doi: 10.1002/adfm.201802395）。

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【引言】

对于水/空气消毒，生物传感和环氧树脂固化等关键应用，对于无汞，环保，紧凑型紫外线（UV）LED的需求日益增长。 AlxGa1-xN（0≤x≤1）合金是直接带隙材料，禁带宽带从3.4到6.1 eV，覆盖了从360到210 nm的紫外光谱范围，特别适用于紫外LED。但是，紫外LED的性能尚未达到高度商业化的氮化铟镓基于蓝色的同类产品。迄今为止，性能最好的紫外LED始终在III极性（0001）表面上生长。尽管如此，由于氮极性在提升LED效率上的独特优势，和在p-i-n二极管中的电场的增强作用，氮极性LED近年来收到人们的广泛关注

为了在高效率UV LED的开发中充分利用III和N极性各自的优势，我们制备了金属极性和氮极性同时存在于一片衬底上的横向极性结构（LPS）Hite，Kirste和Hoffmann等人已经成功地在蓝宝石衬底上合成了简单结构的GaN，AlN和AlGaN LPS。通过引入低温（LT）AlN缓冲层可以控制外延氮化物膜的极性。简单而言，，在LT-AlN缓冲层上生长的外延膜呈现III极性，而在适当退火条件下生长在..蓝宝石上的外延膜表现出N极性。关于光学性质，Kirste等人由于局域化的表面电位差，在N和III极性GaN膜之间的边界处观察到高的光致发光（PL）强度。另一方面，Coulon等人证明N极中的近边带边缘发光更高随机分布的GaN微柱区域由于不同区域杂质掺入不均匀。这些结果表明，在增强的发光强度中，极性调控对于形成期望的膜性质是重要的。尽管有这些进展，但是在光电子学中（即，基于LPS的AlGaN / GaN多量子阱（MQW）），LPS的应用研究依然较少。在这项工作中，我们设计，生长和表征基于LPS的新型AlGaN / GaN MQW以提高发光性能。讨论了不同极性区域对内量子效率（IQE），PL强度等光学行为的影响。毫无疑问，LPS的方法在调节下一代紫外光电器件的发光强度方面提供了更多的可能性。

【成果简介】