新發(fā)現(xiàn)：新型襯底PSSA可顯著提高AlGaN UV LED的效率

據(jù)Compound Semiconductor報道，國際研究團隊指出，具有二氧化硅陣列的圖案化藍寶石（patterned sapphire with silica array，PSSA）是一種新型襯底，采用此襯底可大幅提高銦氮化鎵、鋁氮化鎵（InGaN/AlGaN）UV LED的效率。

武漢大學教授周圣軍是該研究的主要負責人，他表示，傳統(tǒng)圖形化藍寶石襯底（PSS）在實現(xiàn)更高效的基于AlGaN的UV LED上面臨瓶頸問題。然而，新型襯底提供了一個前所未有的機會，使得未來固態(tài)UV 光源能夠實現(xiàn)更高的電致發(fā)光性能。

對于在傳統(tǒng)PSS上生長基于AlGaN的UV LED，實驗結果表明AI吸附原子的較大粘附系數(shù)會引起AlGaN在藍寶石圖案側壁上的取向錯誤生長。結果還表明AlGaN與藍寶石之間的有限折射率對比阻礙了藍寶石圖案的光輸出耦合能力。鑒于此，最先進的UV LED仍然存在結晶質量差及光提取效率低等問題。

據(jù)悉，研究員已經(jīng)成功采用PSSA（即用二氧化硅陣列取代了藍寶石圖案）提升了結晶質量以及光提取效率。相比PSS，PSSA降低了AlGaN外延層的螺紋位錯密度，這得益于其具有更好的垂直生長模式并減少了聚結邊界上的錯配。并且，由于圖案化二氧化硅陣列具有更高的折射率，在將光重定向到頂層和底層逃逸錐面這一點上，PSSA能夠比PSS更好地起到反射和折射的作用。

研究表明，采用PSSA降低了螺紋位錯密度并增強了光提取效率，因此，InGaN/AlGaN UV LED的效率顯著提高。