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用新方法观察高铟浓度InGaN LED中的成分波动

稿件来源:今日半导体 责任编辑:ICAC 发布时间:2021-04-20

   来自新加坡麻省理工学院科技联合项目(SMART)的低能耗电子系统(LEES)跨学科研究小组(IRG)与麻省理工学院(MIT)和新加坡国立大学(NUS)共同找到了一种方法,以量化不同铟浓度下氮化铟镓(InGaN)量子阱(QWs)中成分波动的分布。

  InGaN发光二极管因其高效率、耐用性和低成本彻底改变了固态照明。可以通过改变InGaN中铟的浓度来改变LED的发射颜色,从而使InGaN LED能够覆盖整个可见光谱。与镓相比,铟含量相对较低的InGaN LED已在通信、工业和汽车应用中获得了巨大的成功,如在蓝色、绿色和青色LED。但是,随着铟含量的增加,具有较高铟浓度的LED的效率会下降,如红色和琥珀色LED。

  当前红色和琥珀色LED使用磷化铝铟镓(AlInGaP)代替InGaN制成,由于效率下降导致InGaN在红色和琥珀色光谱方面的性能不佳,克服效率下降的问题是开发覆盖整个可见光谱InGaN LED的第一步。

  在论文《揭示InGaN发光二极管中成分波动的起源》中提到,该将亚纳米分辨率的电子能量损失谱(EELS)成像与多尺度计算模型相结合,解成分波动的起因及其对InGaN LED效率的潜在影响。想要了解较高铟浓度的LED的效率下降的原因,准确确定组成波动至关重要。

  SMART LEES的首席研究员兼美国国立大学教授Silvija Gradecak说:“迄今为止,高铟浓度InGaN LED效率下降的根源仍然未知,重要的是要了解这种效率下降,以创建能够克服这种效率下降的解决方案。为此,我们设计了一种方法,该方法能够检测和研究InGaN QW中的成分波动,以确定其在效率下降中的作用。”

  研究人员开发了一种多方面的方法来检测InGaN量子阱中的铟成分波动,这种方法结合了互补的计算方法、先进的原子尺度表征和图像处理的自主算法。

  研究发现,铟原子随机分布在铟含量相对较低的InGaN中。另一方面,在较高铟含量的InGaN中观察到部分相分离,其中随机的成分波动与富铟区域的凹坑同时发生。

  研究人员认为,这些发现有助于人们进一步了解InGaN的原子微观结构及其对LED性能的潜在影响,有助于未来研究新一代InGaN LED中成分波动的作用。

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