氮化物基材料被認為是非常有前途的半導(dǎo)體材料用于高亮度發(fā)光二極管（LED）和高功率高頻器件在由于其直接帶隙和寬帶隙（0.7-6.2 eV）。InGaN基多量子阱LED被廣泛應(yīng)用于全彩顯示、景觀照明、交通信號燈等由于其具有高效率、壽命場、尺寸小的優(yōu)勢。盡管在制作綠光LED已經(jīng)有了很大的進步，提高InGaN/GaN 多量子阱中In組分的并入仍是獲得長波長高性能綠光LED的障礙瓶頸。其中一個導(dǎo)致In組分的并入的困難是由于外延層中存在的應(yīng)力，這是由于藍寶石襯底和GaN晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)失配造成的。c面藍寶石上生長的GaN中的主要應(yīng)變源于熱系數(shù)不相容性（62%）和晶格常數(shù)差（13%）。在2英寸藍寶石襯底上生長的GaN層，其壓應(yīng)力可達到200 MPa，晶片的彎曲可達到60微米，這對于大規(guī)模生長是不可接受的。因此，因為GaN異質(zhì)外延形成的應(yīng)力對于In組分的并入有著非常重要的影響。

　　中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所王軍喜課題組通過在GaN層中插入光子晶體提高InGaN基綠光LED的In組分的并入。光子晶體的采用得到了張應(yīng)力的釋放。應(yīng)力釋放可歸因于Ph-C基質(zhì)中的應(yīng)變晶格恢復(fù)和Ph-C空隙上的GaN贗晶外延。此外，XRD和AFM結(jié)果表明插入光子晶體可以提高晶體質(zhì)量。通過插入光子晶體，綠光LED的In組分并入得到了提升，這導(dǎo)致了波長紅移了6 nm。20 mA下綠光LED的光輸出功率提高了10.65%。

　　光子晶體的引入增大了In組分的并入，為高性能綠光LED的設(shè)計提供了更廣泛的空間，對促進InGaN基LED在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用起到了積極的作用。

　　圖1. 制備光子晶體的示意流程圖。

　　圖2.（a）室溫下對照和光子晶體LED的PL光譜。(b) 不同電流下對照和光子晶體LED的EQE。(c) 不同電流下對照和光子晶體LED的光輸出功率。

　　文章信息：

　　Improving the incorporation of indium component for InGaN-based green LED through inserting photonic crystalline in the GaN layer 

　　Yunqi Li, Xinwei Wang, Ning Zhang, Xuecheng Wei, Junxi Wang

　　J. Semicond. 2022, 43(7): 072801

　　doi: 10.1088/1674-4926/43/7/072801

　　Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/7/072801 

　　來源：半導(dǎo)體學(xué)報2022年第7期-中文導(dǎo)讀