日本科学家研发氮化镓铝基深紫外发光二极管

[据ScienceDaily网站2019年02月22日报道]氮化镓铝(AlGaN)制成的深紫外发光二极管(DUV-LEDs)，由于其底层采用阶梯状的生长方式，能有效地将电能转化为光能。这一发现发表在《Applied Physics Letters》杂志上，将引领超高效发光二极管（LED）的发展。

基于氮化镓铝(Al GaN)的深紫外发光二极管（DUV-LED）在杀菌、净水、光疗和高速光通信方面具有潜在的应用价值，这引起了研究界的广泛关注。科学家正在研究如何提高电能转化为光能的效率。

日本东北大学的Kazunobu Kojima从事于量子光学的研究，如光对固态半导体材料的量子效应等。他与其同事采用多种显微技术来研究氮化镓铝(Al GaN)的结构，试图理解影响其光电效率的原理。

他们在蓝宝石衬底上生长了一层氮化铝（AlN）薄膜，并与其表面形成一个很小角度的偏差，由此制造出了一种基于氮化镓铝(Al GaN)的发光二极管。接下来，他们在氮化铝（AlN）层上生长了一层含有硅杂质的氮化镓铝(Al GaN)。在此基础上，又在上面生成了三个氮化镓铝(Al GaN)“量子阱”。“量子阱”是非常薄的层，它将亚原子粒子（电子和空穴）限制在垂直于“量子阱”表面的维度内，而不限制它们在其他维度的运动。“量子阱”顶部覆盖了一层由氮化铝（AlN）和含铝镁杂质的氮化镓铝(AlGaN)形成的电子阻挡层。

微观研究表明，氮化铝（AlN）与氮化镓铝(Al GaN)之间存在阶梯式台阶。这些阶梯式台阶会影响上方“量子阱”层的形状。富含镓的条纹将底部台阶与它们在上部“量子阱”层中造成的微小畸变连接起来。这些条纹代表了氮化镓铝(Al GaN)层中电流的微路径。研究人员说，这些微路径以及“量子阱”层中电子和空穴局部化的强烈运动，似乎是提升发光二极管光电转换效率的原因。

Kojima说，研究小组的下一步计划是利用这些信息来制造更高效的氮化镓铝基深紫外发光二极管。（工业和信息化部电子第一研究所李茜楠）

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