最近,美國加州大學圣巴巴拉分校(UCSB)一團隊稱,他們對不同尺寸和發射波長的深UV器件的性能進行了最全面的研究,指出深UV MicroLED的外部量子效率至少和大型LED一樣可觀。
20μm×20μm
研究小組觀察到在較高的電流密度下,較小器件的峰值外部量子效率高于較大器件。從材料的角度來看,AlGaN由于其較短的擴散長度,可能具有相當的缺陷容限,為此研究小組制作了一系列深UV microLED,方法是在藍寶石模板上制備AlN,將其裝入MOCVD反應器,并沉積異質結構,該異質結構具有四個1.5nm厚的量子阱、5nm厚摻雜鎂的電子阻擋層和40nm厚的短周期超晶格。通過使用反應離子蝕刻來創建臺面,制作了邊長為300μm、80μm,40μm或20μm的方形microLED。這些器件配備有半反射p型接觸和通過原子層沉積添加的50nm厚的SiO2鈍化層。
根據對以277 nm發射的microLED子集的測量表明,將臺面寬度從20μm增加到300μm會導致正向電壓從7.6V增加到9.1V。這歸因于n-AlGaN層中的電流擴展得到改善——盡管由于電流泄漏增加也有小的影響。
通過調整量子阱中的AlGaN組成,對發射波長為291nm和304nm的深UV LED進行了進一步研究,遵循了更小器件在20Acm-2的驅動電流下提供更高的外部量子效率的趨勢。另外側面為20μm的304 nm microLED在研究中產生了最高的峰值外部量子效率,在片測量期間達到4%。
據悉,該團隊根據這些報告結果,在使用類似制造工藝生產的具有類似結構的裸芯片上實現了約5%的外部量子效率。
根據團隊與UV LED供應商的對話,該團隊預計全封裝的引入將使其器件的輸出功率大約翻一番。這對于深UV LED來說是一個很有希望的發現,它有可能為汞燈提供一種更環保的替代品,用于滅活所有已知微生物和病毒病原體,包括SARS-CoV-2、MERS和SARS。
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審核編輯 黃昊宇
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