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半导体所等在石墨烯上外延深紫外LED研究取得新进展

发布于：2024-06-06 编辑：匿名来源：网络

深紫外LED可广泛应用于防病毒、杀菌、打印、通讯等领域。

国际水俣公约的提出，推动深紫外LED的全面应用更加迫切，但商用深紫外LED的外量子效率不足10%，严重限制了深紫外LED的应用。

AlN材料的质量是深紫外LED的核心因素之一。

AlN薄膜主要采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在c-蓝宝石、6H-SiC和Si（）衬底上异质外延生长。

AlN和衬底之间存在较大的晶格失配和热失配，导致外延层应力较大、位错密度较高，严重降低器件性能。

同时，AlN前驱体在此类衬底上具有较高的迁移势垒和较差的润湿性。

它倾向于以三维岛状生长，需要一定的厚度才能实现融合，这增加了时间成本。

近日，中科院半导体研究所照明研发中心与北京大学纳米化学研究中心、北京石墨烯研究院刘忠范团队合作，开发出新型石墨烯/蓝宝石外延衬底，并提出等离子体预处理改性石墨烯。

，促进AlN薄膜生长以实现深紫外LED的新策略。

通过DFT计算发现，通过等离子体预处理引入石墨烯中的吡咯氮可以有效促进AlN薄膜的成核和生长。

可以在短时间内获得高质量的AlN薄膜，该薄膜具有低应力和低位错密度。

深紫外LED器件表现出良好的器件性能。

该结果发表在《先进材料》上，标题为“Improved Epitaxy of AlN Film for Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes Enabled by Graphene”（Adv. Mater.，DOI：10./adma.5）。

半导体所李金民研究员、魏同波研究员、北京大学刘忠凡研究员、高鹏研究员为论文共同通讯作者，陈兆龙、刘志强为论文共同第一作者。

与此同时，魏同波和刘忠范团队合作提出了石墨烯/NPSS纳米图案衬底上外延AlN的生长模型。

理论计算和实验验证了石墨烯表面金属原子迁移的增强。

石墨烯将 AlN 在 NPSS 上的合并时间缩短了三个点。

其次，与此同时，深紫外LED的功率得到显着提升，使得深紫外光源有望成为石墨烯产业化的突破口。

半导体所等在石墨烯上外延深紫外LED研究取得新进展

相关成果在Appl. 发表后被选为Featured Article。

物理。

Lett., 07 ()，并由 AIPScilight 专门报道，题为“新的 AlN 薄膜生长条件增强了深紫外 LED 的发射”。

半导体领域评论杂志《化合物半导体》杂志也对此进行了报道。

版（今年第 3 期）和《今日半导体》同时发布长篇报道。

此外，针对深紫外发光器件p型掺杂的国际技术难题，刘志强提出了缺陷共振态p型掺杂的新机制。

该方法基于能带调控，在保持高空穴迁移率的同时，实现了高效的受主电离率，实现了p型氮化镓电导率达到0.16Ω.cm，为后续石墨烯在透明电极中的应用奠定了基础。

深紫外装置。

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