國際研究：InGaN量子井在LED的局限性

　　氮化銦鎵(InGaN)是藍(lán)光LED的關(guān)鍵材料，最近有國際研究團隊發(fā)表有關(guān)氮化銦鎵薄膜中銦(Indium)含量受限的核心機制，該研究在今年一月刊載于期刊《Physical Review Materials》上。

　　為了讓III族氮化物L(fēng)ED發(fā)出RGB三原色中的紅光和綠光，通常會增加氮化銦鎵量子井(Quantum Wells)中的銦含量。不過最新的研究發(fā)現(xiàn)，以傳統(tǒng)方法銦含量并不能得出高效的紅光LED和綠光LED。

　　盡管綠光LED和激光技術(shù)多有進展，研究人員還是無法克服氮化銦鎵中，銦濃度含量30%的極限問題，而且原因不明，無法斷定是受到生長環(huán)境影響還是基本因素限制。直到今年1月，德國、波蘭和中國研究員所組成的國際研究團隊對銦含量受限的問題作出解釋，并進一步說明此一局限的發(fā)生機制。

　　該研究指出，科學(xué)家為挑戰(zhàn)銦含量極限，于是在氮化鎵(GaN)上生長氮化銦(InN)單原子層，不過實驗結(jié)果顯示，銦的濃度含量一直停留在25% 到30%，而且無法繼續(xù)上升，這顯示銦含量受限并非受到環(huán)境影響，而是InN本身的限制機制。

　　研究人員使用先進的原子分辨透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)、反射式高能量電子繞射(Reflection High-Energy Electron Diffraction，RHEED)等方式來觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)銦含量達(dá)到25%時，氮化銦鎵單層呈現(xiàn)規(guī)律的排列分布，即銦單原子列和兩個鎵原子列交替排列。

　　經(jīng)綜合推論計算后可以得知，原子排序會因特定的表面重建(surface reconstruction)而有所影響，銦原子并非與三個原子鍵結(jié)，而是鍵結(jié)四個相鄰的原子，這使得銦和氮原子之間產(chǎn)生了更強的化學(xué)鍵結(jié)，而這樣的特性使氮化銦鎵可以在更高溫的環(huán)境下生長，材料質(zhì)量也更佳。不過，在該排序下的銦含量僅能達(dá)到25%，而這也是在一般增長條件下所無法克服的限制。

　　研究團隊中的Tobias Schulz博士表示，銦含量的局限性導(dǎo)致氮化鎵銦無法激發(fā)出紅光和黃綠光，因此需要新的方法加以解決。