中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院孫海定和龍世兵課題組利用藍(lán)寶石襯底斜切角調(diào)控量子阱實現(xiàn)三維載流子束縛，在提升紫外發(fā)光二極管（LED）發(fā)光性能方面取得重要進展。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進功能材料》。

傳統(tǒng)的紫外光源一般采用汞蒸氣放電的激發(fā)態(tài)來產(chǎn)生紫外線，有功耗高、發(fā)熱量大、壽命短、反應(yīng)慢、存在安全隱患等缺陷。新型深紫外光源則采用LED發(fā)光原理，相對傳統(tǒng)的汞燈擁有諸多優(yōu)點?；趯捊麕О雽?dǎo)體材料如氮化鎵鋁的深紫外發(fā)光二極管，體積小、效率高、壽命長，拇指蓋大小的芯片可以發(fā)出比汞燈還要強的紫外光，通過調(diào)節(jié)氮化鎵鋁中的元素組分，可以精密實現(xiàn)不同波長的發(fā)光。然而，紫外LED的高效發(fā)光并不容易，這取決于內(nèi)量子效率，即電子和空穴復(fù)合時產(chǎn)生的光子效率。

在該研究中，研究人員巧妙通過調(diào)控藍(lán)寶石襯底的斜切角，大幅提升紫外LED的內(nèi)量子效率和器件發(fā)光功率。課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提高襯底的斜切角時，紫外LED內(nèi)部的位錯得到明顯抑制，器件發(fā)光強度明顯提高。當(dāng)斜切角襯底達(dá)到4度時，器件熒光光譜的強度提升了一個數(shù)量級，而內(nèi)量子效率也達(dá)到了破紀(jì)錄的90%以上。

此項研究僅依靠襯底的斜切角的調(diào)控以及外延生長參數(shù)的匹配優(yōu)化，就有望將紫外LED的發(fā)光特性提高到與藍(lán)光LED相媲美的高度，為高功率深紫外LED的大規(guī)模應(yīng)用奠定了實驗和理論基礎(chǔ)。（見習(xí)記者  楊凡 ）