北京大学已采用深紫外(DUV,波长小于300nm)发光的自组装侧壁量子阱(SQW)结构来改善基于氮化铝镓(AlGaN)化合物半导体合金的二极管的光输出功率性能。侧壁结构起因于在具有不同错切角的(0001)c面蓝宝石衬底上进行多量子阱(MQW)材料生长过程中的聚集效应。
北京研究人员认为他们的SQW方法是一种潜在的“颠覆性框架”,另外,SQW结构会产生载流子局部化效应,可以改善重组为光子的过程,并避免载流子被位错俘获,然后转变为基态而无光发射。
使用金属有机化学气相沉积c面蓝宝石上生长该材料。样品A、B、C相对于m平面的错切角分别为0.2°、2°、4°。然后进行相应的实验,通过比较室温和10K PL强度来评估内部量子效率(IQE)。对于样品A-C,室温IQE分别确定为46%,54%和59%。通过使用Lorentz曲线拟合将SQW和MQW排放行为分开,样本B的SQW区域的IQE估计为56%,而MQW仅管理45.6%。
试验后,直接在AlN模板层上生长的MQW的X射线分析表明,对于基材错切角分别为0.2°、2°和4°的线错位密度(TDD)分别为1.56x1010 / cm2、1.17x1010 / cm2和6.4x109 / cm2 。研究人员将4°MQW结构的较低TDD值视为有助于提高IQE的主要因素。
时间分辨的PL用于确定荧光寿命,结果表明,SQWs的荧光寿命比MQWs显着延长,这表明与MQWs相比,SQWs的非辐射重组得到了更有效的抑制。
研究人员评论表示,研究结果进一步证实了所提出的涉及SQW的有源区在器件性能方面比仅使用MQW具有更大的潜力,特别是当AlN和AlGaN的材料质量仍处于不良或中等水平时。
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