作者:北卡罗莱纳州立大学马特·希普曼
(a)氮化镓上的蓝色发光二极管，(b)铟镓氮模板上的绿色发光二极管，(c)铟镓氮模板上的近黄色发光二极管的电致发光测量
无花果的种子
1(b)和图
1(c)显示1处的发射图像
5毫安注入电流
信用:萨拉赫·贝代尔 北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种新的工艺，该工艺利用现有的工业标准技术来制造III-ni三叉戟半导体材料，但产生的层状材料将使发光二极管和激光器更加高效
III族氮化物半导体材料是宽带隙半导体，在光学和光子学应用中特别受关注，因为它们可以用于制造产生可见带宽范围内的光的激光器和发光二极管
当涉及到大规模制造时，第三族氮化物半导体材料使用一种称为金属有机化学气相沉积(MOCVD)的技术生产
半导体器件需要两种材料，“p型”和“n型”
“电子从n型材料移动到p型材料
这是通过创造一种具有“空穴”的p型材料来实现的，空穴是电子可以进入的空间
制造发光二极管和激光器的人面临的一个挑战是，在使用金属有机化学气相沉积法制造的p型III族氮化物半导体材料中，可以制造的空穴数量是有限的
但是这个限制刚刚上升
“我们开发了一种工艺，在使用MOCVD制造的任何III-氮化物半导体中，该工艺在p型材料中产生最高浓度的空穴，”该论文的合著者、NC State电气和计算机工程的杰出教授萨拉赫·贝代尔(Salah Bedair)表示
“这是一种高质量的材料，几乎没有缺陷，适用于各种设备
" 实际上，这意味着更多的输入到发光二极管中的能量被转化为光
对于激光器，这意味着通过降低金属接触电阻，较少的能量输入将被浪费为热量
发光二极管包含三个主要层:电子起源的n型层；所谓的“有源区”，由铟镓氮化物和氮化镓的多个量子阱组成；和空穴起源的p型层
为了生产用于发光二极管或激光二极管的半导体材料，研究人员使用了一种被称为“半体生长”的生长技术来生产铟镓氮化物模板
模板由几十层铟镓氮化物和氮化镓制成
研究人员将这些模板用于n型区域，以减少量子阱生长过程中出现的复杂情况
氮化镓层在半体中的铟镓氮化物层之间的插入减少了由于半体模板和氮化镓衬底之间的晶格失配以及填充在表面上形成的凹坑而导致的缺陷
在他们的新工作中，研究人员证明了半体生长方法可以用于发光二极管中的p型层，以增加空穴的数量
从制造的角度来看，这种新方法具有成本效益，因为基于第三族氮化物的发光二极管器件可以通过金属有机化学气相沉积在一次生长中完成，而在两次生长之间不需要很长的处理时间
利用这种技术，研究人员能够在p型材料中实现5 × 1019 cm-3的孔密度
以前，使用MOCVD在p型III族氮化物材料中获得的最高空穴浓度大约低一个数量级
研究人员还将这些铟镓氮化物模板用作发光二极管结构的基板，以解决被称为“绿色间隙”的长期问题，在绿色和黄色光谱部分发光时，发光二极管的输出会恶化
绿色间隙的主要原因之一是当使用氮化镓衬底时，材料的发光部分量子阱之间的大晶格失配
研究人员已经证明，用铟镓氮化物模板代替氮化镓衬底可以提高发光二极管的性能
研究人员比较了相同量子阱在氮化镓衬底上生长时发出蓝色光和在不同铟镓氮化物模板上生长时发出绿色或黄色光的发光二极管发射光谱
由于铟镓氮化物模板的应用，实现了发射波长的100 nm偏移
关于提高效率的论文，“P型InxGa1-xN半体模板(0
02应用物理快报
论文的前两位作者是艾文·劳斯和穆斯塔法·阿卜杜勒哈米德，他们都是哲学博士
D
北卡罗来纳州的学生
该论文由北卡罗来纳州立大学博士后研究员彼得·科尔特合著；国家科学基金会和北卡罗来纳州立大学的纳迪亚·埃尔·马斯里
该论文针对发光二极管的绿色间隙，“使用In0将发光二极管的发射从蓝色转移到绿色间隙光谱范围
12Ga0
88N弛豫模板》发表在《超晶格和微结构》杂志上
论文的前两位作者是阿卜杜勒哈米德和劳斯
这篇论文由艾哈迈德·沙克尔合著，他是来自埃及埃因沙姆斯大学的北卡罗来纳州立大学的访问科学家
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