行家说UV导读：

有望提高紫外LED光效，行家说UV了解到，此前中日团队分别在材料和器件设计有突破！

东京一团队开发出新型透明电极材料

日前，东京都立大学大学广濑靖教授等发表一篇名为《透过深紫外光的新型电极材料的开发 -对高效率深紫外光电子器件的期待》的研究报告。

报告显示，他们以SnO₂和GeO₂的固溶体为基材，开发了一种新型透明电极材料（Ta-added Sn₁−x Ge x O₂ ），该材料显示出比现有透明电极材料更好的抗深紫外光性能，同时还成功地在具有实用价值的氮化铝上形成了高性能的掺杂Ta的Sn 1−x Ge x O₂薄膜。

图 1(a) Sn₁ - xGexO₂的晶体结构。(b)在蓝宝石( Al₂O₃ ) 衬底上生长的Sn1 - xGexO₂薄膜的X射线衍射图。(ce) (c) a 轴长度、(d) c 轴长度和 (e) 合成的Sn1 − xGexO₂ 薄膜的晶胞体积。它随着成分的变化成比例变化，可以看出SnO₂和GeO₂处于固溶体中。

其解释，当使用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上生长具有不同SnO₂和 GeO₂混合比例的薄膜时，当 GeO₂的比例在70% 范围内时，它们呈现出金红石晶体结构生长出Sn₁ - xGexO₂薄膜（图1），而且随着GeO₂的比例增加，对深紫外光的透射率也在增加。

图2 (a)不同GeO₂比例(x)的Sn₁−xGexO₂薄膜的透光率(T)和反射率(R)光谱，(b)新紫外区的透光率放大图。

另外在实验过程中添加少量钽 (Ta) 作为施主杂质以赋予该固溶体薄膜导电性，在GeO₂比例约为30% 或 30%以下被表达（图 3）。并优化Ta添加量的Sn₁−x Ge x O₂薄膜在深紫外光下的透明电导率优于锡掺杂氧化铟。

图3 (a) 光学透射光谱、(b) 带隙和(c) Ta 掺杂Sn1- xGexO2薄膜的薄层电阻（GeO₂比例约为30%）。

其介绍，Ta-doped Sn₁−x Ge x O₂除了对深紫外光具有优异的透明导电性外，还具有可以在实用的LED材料氮化铝上形成的优点。预计这项研究的结果将提高深紫外光电子器件在卫生、医疗和半导体加工等应用的效率。

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广东一团队利用多元合金超晶格制备紫外LED

不同于成熟的蓝光LED，由于紫外LED的核心材料具有更低的In含量和更高的Al含量，这使得外延层缺陷密度高、p-AlGaN材料中空穴浓度低、极化效应强、载流子输运不平衡等问题极为突出。因此，紫外LED的发光效率仍远低于成熟的蓝光LED。另外当发光波长低于370nm时，紫外LED更是面临着发光效率骤降的难题，成为阻碍其高端应用的最大障碍。

针对以上问题，广东省科学院半导体研究所先进材料平台从材料生长和器件设计两方面对紫外LED展开研发，采用MOCVD精细生长模式调控技术成功制备出高质量AlGaN材料和高内量子效率的AlGaN量子阱。

图1.(a) 基于p-AlInGaN/AlGaN SPSL-EBL的紫外LED器件结构示意图；(b) 368 nm紫外LED外延片（左）和晶圆上的芯片照片（右）。

同时，研究人员采用极化场调控技术和能带工程，将多元合金p-AlInGaN/AlGaN短周期超晶格材料（SPSL）引入到AlGaN基紫外LED的电子阻挡层（EBL）结构中，成功研制出高内量子效率的紫外LED器件。

图2.(a)- (d)和(e)- (h)分别为传统结构和基于SPSL-EBL结构的紫外LED截面STEM图，两种样品的晶体质量良好，各异质结界面清晰；(j)和(k)分别为传统紫外LED基于SPSL紫外LED在200mA正向电流注入下的点亮照片，芯片B的紫外光功率相比传统结构的紫外LED提高了101.6%。

结果表明SPSL-EBL能改善紫外LED器件的载流子传输特性，降低器件的开启电压，使得发光波长在368nm的紫外LED器件发光效率比传统结构提高了101.6%，此项研究将会为高效率的全固态紫外光源的研发开辟新路径。

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