2018年10月23-25日,由國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)與深圳市龍華區政府聯合主辦的第十五屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2018)暨2018國際第三代半導體論壇(IFWS 2018)在深圳會展中心舉行。
10月24日下午,“固態紫外器件技術”分會如期舉行,分會重點關注以氮化鋁鎵、氮化鎵為代表的紫外發光材料,以碳化硅、氮化鎵為代表的紫外探測材料,高效量子結構設計及外延,以及發光二極管、激光器、光電探測器等核心器件的關鍵制備技術。
美國Crystal IS.聯合創始人Leo SCHOWALTER,中科院半導體研究所研究員、中科院半導體照明研發中心副主任王軍喜,華中科技大學教授陳長清,北京大學副教授許福軍,三重大學助理教授永松謙太郎,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員孫錢,廈門大學教授黃凱,中南大學教授汪煉成,南京大學蘇琳琳等中外同行專家帶來精彩報告,并分享各自的最新研究成果。廈門大學教授康俊勇,中科院半導體研究所研究員、中科院半導體照明研發中心副主任王軍喜共同主持了本屆分會。
高質量(TDD低于105 cm2)的兩英寸直徑的氮化鋁(AlN)襯底現已可用于生產UVC LED(波長小于280 nm)。最近一些研究小組開始開發研究波長小于240nm的UVC LED,美國Crystal IS.聯合創始人Leo SCHOWALTER帶來了“短波紫外(UVC )LED:氮化鋁襯底的優勢”的報告,分享了在短波長處獲得高性能UVC LED的研究進展和成果,他表示,這些c面氮化鋁襯底對于短波長的UVC發光二極管具有吸引力,因為基體中的低缺陷密度,加上鋁極性表面上的假外延生長,使得高含量的鋁含量器件層具有同樣低的TDD。這些c面氮化鋁襯底對于制造短波長UVC LED很有吸引力,因為襯底中的低缺陷密度與鋁極性面上的假晶外延生長相結合,使得具有低TDD的高鋁含量器件層成為可能。 與使用藍寶石等其他襯底的UVC LED器件制造技術相比,這種AlGaN/AlN技術在265nm波長表現出了優越性能和高產率,是消毒應用的最佳選擇。波長越短,假晶AlGaN / AlN技術的優勢更突出。
最近,有研究小組開始開發研究波長小于240nm的UVC LED。這些短波長LED有幾個有趣的商業應用,包括監測水中的硝酸鹽含量、排放氣體中的NOx和SOx、DNA純度分析和高性能液相色譜(HLPC)等。這些器件需要更高濃度的鋁,這改善了與AlN襯底的晶格匹配,并允許生長非常高質量的外延層。AlN的能帶(大于6eV)使得可以制造波長210nm左右的LED器件。 然而,在高鋁濃度下實現良好的導電性和電接觸越來越困難。此外,高鋁濃度的e-h重組產生的光子傾向于垂直c軸傳播,這使得c面襯底光子出射存在問題(TM極化問題)。
Leo SCHOWALTER表示,盡管存在這些問題,我們仍能夠在235nm波長處獲得高性能UVC LED。正向電壓通常小于6V,即使我們采用高鋁摩爾分數,與之前相比也是非常低的。20mA時,UVC LED在238 nm和235 nm波長處的輸出功率分別為0.5mW和0.4mW,這是在沒有特別輔助提高光子出射下獲得的。這些器件的使用壽命超過1000小時。
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