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(bào)道，國際研究團(tuán)隊(duì)指出，具有二氧化硅陣列的圖案化藍(lán)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(xué)教授周圣軍是該研究的主要負(fù)責(zé)人，他表示，傳統(tǒng)圖形化藍(lán)寶石襯底（PSS）在實(shí)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(gè)前所未有的機(jī)會(huì)，使得未來固態(tài)UV 光源能夠?qū)崿F(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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明AI吸附原子的較大粘附系數(shù)會(huì)引起AlGaN在藍(lán)寶石圖案側(cè)壁上的取向錯(cuò)誤生長。結(jié)果還表明AlGaN與藍(lán)寶石之間的有限折射率對比阻礙了藍(lán)寶石圖案的光輸出耦合能力。鑒于此，最先進(jìn)的UV LED仍然存在結(jié)晶質(zhì)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(lán)寶石圖案）提升了結(jié)晶質(zhì)量以及光提取效率。相比PSS，PSSA降低了AlGaN外延層的螺紋位錯(cuò)密度，這得益于其具有更好的垂直生長模式并減少了聚結(jié)邊界上的錯(cuò)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(diǎn)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(cuò)密度并增強(qiáng)了光提取效率，因此，InGaN/AlGaN UV LED的效率顯著提高。