发布日期:2022/11/28来源:《化合物半导体》杂志
今天白色LED的巨大成功不应掩盖其弱点。常见的架构是用蓝色发光芯片泵浦黄色荧光粉,这导致了几个缺点,包括显色指数低、Stokes能量转换损耗和热稳定性降低。
萨加大学的一个研究小组报告了最近在这方面取得的成功,从荧光粉转向稀土离子应该可以消除这些弱点。它是与钽、铕和铒离子共掺杂的Ga2O3 LED的先驱。
该小组发言人Qixin Guo告诉化合物半导体,他们的共掺杂氧化镓LED的能量转移机制的性质需要进一步研究,这种LED是由红、绿和蓝三色混合发射的。“然而,Stokes转移没有造成任何损耗。”
该团队的最新发射器基于之前开发含稀土离子的Ga2O3 LED的努力。早在2021,Guo及其同事就报道了一种白色LED,其垂直堆叠150个周期,由掺杂钽、铕或铒的Ga2O3薄膜组成。
由于生产多层LED需要复杂的沉积工艺,该团队已着手研究基于共掺杂钽、铒和铕的可调色LED的可行性。他们的器件由共掺杂的Ga2O3与p型GaAs异质结构结合而成,阈值电压约为9V,并发射彩色电致发光。
为了生产他们的器件,Guo和他的同事们使用脉冲激光沉积工具在p型GaAs(111)上生长了一个与钽、铒或铕共掺杂的Ga2O3薄膜。在这个过程中,他们使用的衬底温度为500 °C,氧气气氛生长压力为0.1 Pa,生长时间为3小时,衬底与靶材之间的距离为40 nm。
“激光沉积适合于基础研究,”Guo说,但他补充道,MOCVD是大规模生产的最佳方法。
用X射线衍射和拉曼光谱检查其LED结构表明,共掺杂的Ga2O3薄膜是多晶的,适合生产LED。
通过在Ga2O3表面溅射250 nm厚的ITO薄膜,并通过电子束蒸发在晶圆背面添加金电极,对器件进行测量,结果表明在反向偏压下未观察到发射。它的缺失表明,器件操作需要同时注入电子和空穴。
Guo说,钽、铒和铕离子的组合是制造白色LED的最佳掺杂剂,分别在460 nm、530 nm和610 nm左右产生尖锐的发射峰。这就产生了明亮、均匀的粉色光,可随着驱动电流逐渐变色。
根据该团队的说法,通过微调钽、铒和铕的掺杂浓度,可以利用现有的稀土离子组合实现白光。
共掺杂Ga2O3 LED的优点之一是其发射波长不随环境温度变化。
郭和他的同事仍在研究LED的效率和寿命。不过,这两项都不是下一个议程。相反,现在的工作将集中在低温光致发光测量,以揭示共掺杂氧化镓薄膜的能量转移机制。