近日，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與乾照光電協(xié)同攻關(guān)，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(dǎo)體發(fā)光二極管已經(jīng)在國民經(jīng)濟的不同領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的巨大飛躍，藍光LED的光電轉(zhuǎn)換效率已超70%，同時AlGaInP基紅光LED技術(shù)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(zhuǎn)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(xué)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(guān)，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(dǎo)致的應(yīng)力與缺陷，進而減緩了MQW中阱/壘的應(yīng)力及其壓電極化效應(yīng)，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(zhuǎn)換效率。基于該技術(shù)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(zhuǎn)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(shù)預(yù)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(xué)博士生王愛民，合作作者為廈門大學(xué)李金釵教授，共同通訊作者為廈門大學(xué)康俊勇教授與乾照光電陳凱軒博士。
