通过选择性面积的生长制造Si(111)衬底上的微杂氮垂直GaN的紫外(UV)发光二极管(LED),以减少穿线脱位和偏振效应。由于底部位错的漏电流和非频率脱位(TDS)在金字塔的六个平面下,在较低电流下,金字塔的底部和六个平面上没有发光。金字塔的顶部是高亮度区域。微滤网UV LED在小电流注入下具有高光输出强度,单位面积的串联电阻仅是传统垂直LED的四分之一,因此微滤网UV LED将在驱动电路下具有高输出功率。单个微嘧啶UV LED的反向泄漏电流在-10V -10 V.GydF4y2Ba
由于其潜在的应用,诸如固态照明,通信,灭菌,消毒,水或空气净化,以及生物化学的潜在应用,III氮化物的发光二极管(LED)已经获得了广泛的关注。GydF4y2Ba
因此,在本工作中,采用选择性面积生长技术在Si(111)衬底上制备了微棱锥垂直氮化镓基UV LED。金字塔顶端的六个半极面由于降低了TDs和较低的极化效应而大大提高了EQE。微棱锥型UV LED在小电流注入下具有较高的光输出强度,单位面积串联电阻仅为传统垂直LED的四分之一。利用这些特性,微棱锥型UV LED可以作为超小型UV光源,具有较高的输出功率。单电驱动微锥体UV LED在−10 V下的反向漏电流为2 nA。微棱锥垂直gan基UV LED的顶部是一个高亮度区域。然而,由于泄漏电流、底部位错的非辐射复合以及金字塔六个平面的90°TDs,金字塔的平面和底部不发光。GydF4y2Ba
在低压MOCVD系统中,在2英寸Si(111)上进行微嘧啶UV LED生长。垂直结构旨在减少当前拥挤,如图所示GydF4y2Ba
(a)结构示意图。(b)无电极微棱锥型UV LED的俯视图和(c)前视图SEM图像。GydF4y2Ba
表中显示了窗口区域中微滤网LED的详细生长条件GydF4y2Ba
窗口区域中微嘧啶LED的生长条件。GydF4y2Ba
| TMGA(SCCM)GydF4y2Ba | TMAl (sccm)GydF4y2Ba | TEGa (sccm)GydF4y2Ba | 压力(mbar)GydF4y2Ba | 温度(°C)GydF4y2Ba | 时间(分钟)GydF4y2Ba | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| n-GaNGydF4y2Ba | 40GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | 300GydF4y2Ba | 1095GydF4y2Ba | 20.GydF4y2Ba |
| n-algan.GydF4y2Ba | 40GydF4y2Ba | 10GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | One hundred.GydF4y2Ba | 1100GydF4y2Ba | 10GydF4y2Ba |
| Algan障碍GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | 10GydF4y2Ba | 170GydF4y2Ba | 200GydF4y2Ba | 880GydF4y2Ba | 5.GydF4y2Ba |
| Gan Well.GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | 340GydF4y2Ba | 200GydF4y2Ba | 800GydF4y2Ba | 2GydF4y2Ba |
| P-Algan.GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | 10GydF4y2Ba | 210GydF4y2Ba | 200GydF4y2Ba | 980GydF4y2Ba | 8.GydF4y2Ba |
| p-GaNGydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | -GydF4y2Ba | 210GydF4y2Ba | 200GydF4y2Ba | 980GydF4y2Ba | 4.GydF4y2Ba |
扫描电子显微镜(SEM)图像图GydF4y2Ba
为了研究微滤网UV LED的电性能,通过Agilent B1500A测量电流 - 电压(I-V)特性,I-V曲线如图所示GydF4y2Ba
(a)I-V曲线和(b)微嘧啶UV LED的光学显微镜照片。GydF4y2Ba
数字GydF4y2Ba
微嘧啶UV LED的EL光谱从2到7 mA的各种电流工作。GydF4y2Ba
在正偏压下,通过辐射重组通过P-GaN层中的孔通过AlGaN / GaN MQWS层并重新组合。EL曲线显示365nm和386nm的发射峰,其来自GaN / AlGaN MQWS和P-GaN层的发射[GydF4y2Ba
图中的插图GydF4y2Ba
微锥体UV-LED的EL光谱如图所示GydF4y2Ba
第一和第二峰的位置与注入电流之间的关系。GydF4y2Ba
如图所示GydF4y2Ba
在200 - 800k温度范围内,GaN的带隙可以用Varshni方程表示为[GydF4y2Ba
另一方面,传导带和费米水平的状态密度随着喷射电流的强度而增加,并且它将导致EL光谱中的峰的蓝色移位。两个因子的组合作用带来了波长365nm和386nm的峰的红色移位。GydF4y2Ba
总之,在低压MOCVD系统中,在2英寸N-Si(111)上以2英寸N-Si(111)制造微杂氮垂直GaN的UV LED。金字塔的顶部是由于较低的TDS,偏振效应和六个半极性平面的较大发光面积导致的高亮度区域。然而,由于底部位错的漏电流和非散射重组,并且在金字塔的六个平面上,距离漏电流和不相互作用的漏电流和非散射重组,无光发射来自金字塔的底部和六个平面。单个微滤网UV LED的导通电压,串联电阻和反向漏电流为~2.5V,5.2×10GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba−10 V时,分别为Ω和2na。单位面积串联电阻仅为传统垂直LED的四分之一,微棱锥型UV LED在小电流注入下具有较高的光输出强度。这意味着微棱锥型UV LED可以作为超小型UV光源,在小电流注入下具有较高的输出功率。此外,还解释了电能谱中365 nm和386 nm波长的峰随注入电流的增加而红移的原因。GydF4y2Ba
用于支持本研究结果的数据可根据要求可从相应的作者获得。GydF4y2Ba
作者声明他们没有利益冲突。GydF4y2Ba
广东省重点研发计划项目(no. 2019B010132001、no. 2019B010132003);国家自然科学基金和澳门科技发展基金联合资助项目(no. 2019B010132003);国家重点研发计划(no. 2016YFB0400105、no. 2017YFB0403001)和中山大学宽带隙半导体电力电子珠海重点技术实验室(no. 2016yfb0403001)资助。20167612042080001)。GydF4y2Ba