近日，廈門大學物理科學與技術學院與乾照光電協同攻關，在提升綠光LED效率方面取得重大進展。該研究成果以“High External Quantum Efficiency Green Light Emitting Diodes on Stress-Manipulated AlNO Buffer Layers”為題發表于IEEE PHOTonICS JOURNAL 14(4) (2022) 8234405。
近年來，半導體發光二極管已經在國民經濟的不同領域中得到廣泛應用。隨著技術的巨大飛躍，藍光LED的光電轉換效率已超70%，同時AlGaInP基紅光LED技術也已經非常成熟。然而，發光波長介于兩者之間的綠光LED的光電轉換效率仍顯著低于藍光與紅光LED，形成一個明顯的效率低谷（Green Gap）。
針對這一難題，廈門大學康俊勇教授與乾照光電陳凱軒博士團隊經過3年的聯合攻關，提出通過并入高濃度氧形成AlNO緩沖層的方法，降低圖形化藍寶石襯底與GaN外延層間晶格失配導致的應力與缺陷，進而減緩了MQW中阱/壘的應力及其壓電極化效應，提升了阱/壘界面的陡峭度，提高了阱中In組分的一致性，最終提高了LED的光電轉換效率。基于該技術制備的526 nm綠光LED芯片（面積為0.1mm2），在20 A/cm2的工作條件下外量子效率達46.1%、光電轉換效率達41.9%，為目前所報道的最高數值。除提升綠光LED效率以外，該技術預期也可以在AlN基紫外LED中發揮作用。
圖1.AlNO緩沖層助力“Green Gap”問題的改善
論文第一作者為廈門大學博士生王愛民，合作作者為廈門大學李金釵教授，共同通訊作者為廈門大學康俊勇教授與乾照光電陳凱軒博士。
