UV發光二極管芯片創建上的技能困難?

來源:本站原创  作者:紫光發光二極管  日期:2019年01月25日

  紫外線就是指太陽光線中紫色之外的肉眼看不見的光線。紫外波段根據波長壹般能夠劃分為: 長波紫外或UVA(320<λ≤400 nm)、中波紫外或UVB(280<λ≤320 nm)、短波紫外或 UVC(200<λ≤280 nm)以及真空紫外 VUV(10<λ≤200 nm),對應不同波長,詳細應用有所不同。 由發光二極管而延伸出來的紫外光UV發光二極管,其應用領域廣泛,商場放量時機巨大。合理正確運用紫外光,能將紫外光的功用發揮到極致,成為人類的福音。目前UV發光二極管在芯片工業中遇到壹下問題:

  壹、量子功率低 

  深紫外UV發光二極管的EQE根本不超越10%,大部分量子功率在5%以下。實際上,現在可購買的 UVB、UVC波段發光二極管的量子功率往往只要1%—2%。這與淺紫外和藍光UV發光二極管的水淮明顯相去甚遠。 

  二、獲取更短的波長技能難度大 

  從技能視點而言,壹般的藍光UV發光二極管根本選用GaN作為發光資料,可是因為GaN的帶隙為 3.4 eV,芯片內部發生的波長小於370nm的輻射會被GaN吸收。因而,UV發光二極管大都選用AlGaN作為發光資料。 而AlGaN發光二極管需求1層帶隙更大的包覆層,造成了更高的穿透位錯密度,然後導致發光功率下降。跟著輻射峰值波長的減小,UV發光二極管芯片的外量子功率逐步下降。也就是說,要獲取更短的波長,技能難度更大,需求從事UV發光二極管芯片廠家對運用技能研討有個繼續打破的進程。

三、高Al組分AlGaN的資料的外延成長困難 

  與GaN基藍光UV發光二極管比較,深紫外UV發光二極管的研發面臨著許多共同的技能困難,如:高Al組分AlGaN的資料的外延成長困難,壹般來說,Al組分越高,晶體質量越低,位錯密度遍及在109cm-2 —1010cm-2 甚至更高; AlGaN資料的摻雜與GaN比較要困難得多,不管n型摻雜仍是p型摻雜,跟著 Al 組分的添加,外延層的電導率敏捷下降,尤其是 p-AlGaN 的摻雜尤為紮手,摻雜劑 Mg的激活功率低下,導致 空穴缺乏,導電性和發光功率銳降;壹起UV發光二極管往往在平面藍寶石襯底上外延成長,出光功率低。 

  針對這些技能難點,現在現已發展出壹些解決方案,如AlN同質襯底技能、納米圖形襯底外延技能(NPSS)和通明 p 型層技能等等。 

  1、襯底技能約束深紫外發光二極管器材光提取功率的另壹個重要要素是平面藍寶石襯底,平面藍寶石襯底導致嚴峻的界面全反射,很多的紫外光約束在外延層中出不來。 針對這些難題,近些年國內外已有壹些研討打破。日本名城大學的研討人員經過在DUV發光二極管燈珠藍寶石反面制造蛾眼(moth-eye)結構獲得了 1.5 倍的光提取功率進步。

  美國研討人員經過在280nm DUV發光二極管的藍寶石反面制造微透鏡陣列,在20mA註入電流下光輸出功率進步55%。

  韓國研討人員的模仿成果顯現,納米柱結構能夠十分有用的進步DUV發光二極管的光提取功率,尤其是添加TM 的光提取。

  中國科學院半導體研討所經過選用納米圖形襯底技能,在20mA的註入電流下,將283nm DUV發光二極管的光輸出功率由1.5 mW 進步至3 mW,外量子功率進步近壹倍,其間很重要的進步要素源於 納米圖形襯底帶來的光提取增強作用。此外,紫外波段高反射電極、襯底剝離及筆直結構芯片等技能都能夠協助進壹步進步深紫外發光二極管的光輸出功率。

   2、倒裝結構及P層深UV發光二極管往往運用pGaN作為p型歐姆觸摸層,有時候這壹層的厚度會到達上百納米,而 pGaN關於量子阱宣布的深紫外波段光線有激烈的吸收,因而深紫外發光二極管壹般選用倒裝結構;通過選用關於深紫外光通明的 pAlGaN層、減小 pGaN 層的厚度,能夠有用緩解這壹問題,進步深紫外發光二極管器材的光提取功率。


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