據(jù)悉美國(guó)康奈爾大學(xué)和諾特丹大學(xué)的研究人員成功研發(fā)出新一代氮化鎵(GaN)與氮化鋁(AlN)異質(zhì)結(jié)構(gòu)深紫外LED燈珠，其波長(zhǎng)為219nm，并且內(nèi)量子效率(IQE)高達(dá)40%，幾乎為之前記錄的兩倍。
此技術(shù)亮點(diǎn)在于10層的量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)。研究人員先使用分子束外延(MBE)在30nm的AlN緩沖層上生長(zhǎng)量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，整個(gè)基板被先加熱到450°C維持兩個(gè)小時(shí)，然后在730°C的溫度下生長(zhǎng)4nm的AlN阻擋層，最后在阻擋層上面采用層島式生長(zhǎng)法(layer-plus-island
growth)形成GaN材料的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。并重復(fù)該結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)10層。(層島式生長(zhǎng)法：一般是由兩層結(jié)構(gòu)組成，生長(zhǎng)兩層結(jié)構(gòu)之后再將第二層結(jié)構(gòu)分解為島式結(jié)構(gòu)。研究人員在充滿氮?dú)猸h(huán)境的條件下暫停生長(zhǎng)18秒來(lái)控制GaN島式結(jié)構(gòu)的形成。)
在5K溫度的環(huán)境下，研究人員通過(guò)光致發(fā)光曲線(PL)觀察到三種樣品的波長(zhǎng)分別為234nm(A)、222nm(B)、219nm(C)。同時(shí)，C樣品的219nm波長(zhǎng)也是具有[敏感詞]的光子能量，達(dá)到了5.67eV的水平。
研究人員通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)這種新的限制結(jié)構(gòu)可以有效的抑制量子限制斯塔克效應(yīng)(QCSE)。量子限制斯塔克效應(yīng)引起的極化電場(chǎng)并不會(huì)降低電子與空穴的波函數(shù)重疊。從而發(fā)光效率仍然在一個(gè)較高的水平。
研究人員還發(fā)現(xiàn)使用GaN量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)有效抑制QCSE效應(yīng)，從而也減小了發(fā)光波長(zhǎng)。減小GaN量子點(diǎn)的厚度可有效的增強(qiáng)了重疊度，也抑制了波長(zhǎng)小的情況下IQE降低的問(wèn)題。最終，樣品C的IQE達(dá)到了40.2%，其量子點(diǎn)厚度只有0.8個(gè)單層厚度(ML)。
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