这一工艺为更高效的激光器和LED铺平了道路
以下文章来源于化合物半导体联盟 ，作者化合物半导体杂志
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北卡罗来纳州立大学团队开发 MOCVD 工艺，可在 p 型 III 族氮化物材料中产生最高浓度的空穴
北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种新工艺，该工艺利用现有的行业标准技术来制造 III 族氮化物半导体材料，但产生的层状材料将使 LED 和激光器更高效。
制造 LED 和激光器的人面临的一个挑战是，在使用 MOCVD 制造的 p 型 III 族氮化物半导体材料中形成有效空穴的数量是有极限的。但这个极限被提升了。
“我们开发了一种工艺，可以在使用 MOCVD 制造的任何 III 族氮化物半导体中在 p 型材料中产生最高浓度的空穴，” Salah Bedair 说，他是这项工作论文的合着者，也是NC州立大学电气和计算机工程的杰出教授。“而且这是一种高质量的材料 - 很少有缺陷 - 使其适用于各种器件。”
实际上，这意味着 LED 中更多的能量输入被转化为光。对于激光器来说，这意味着通过降低金属接触电阻，将更少的能量输入被浪费为热量。
LED 包含三个主要层：电子起源的 n 型层；“有源区”由多个 InGaN 和 GaN 量子阱以及一个 p 型层组成，空穴起源于该层。
研究人员使用一种称为“半体生长”的生长技术来生产 InGaN 模板。模板由数十层 InGaN 和 GaN 组成。研究人员将这些模板用于 n 型区域，以减少量子阱生长过程中出现的复杂性。在半块体 InGaN 层之间插入 GaN 层减少了由于半块体模板和 GaN 衬底之间的晶格失配以及填充表面上形成的凹坑而导致的缺陷。
在他们的新工作中，研究人员证明了半体生长方法可用于 LED 中的 p 型层，以增加孔穴的数量。从制造的角度来看，这种新方法具有成本效益，因为基于 III 族氮化物的 LED 器件可以通过 MOCVD 在一次生长中完成，其间无需长时间的处理时间。
使用这种技术，研究人员能够在 p 型材料中实现 5 × 101? cm?3 的空穴密度。以前，使用 MOCVD 在 p 型 III 氮化物材料中实现的最高空穴浓度大约低一个数量级。
研究人员还将这些 InGaN 模板用作 LED 结构的衬底，以解决称为“绿色间隙”的长期问题，即在绿色和黄色光谱部分发射时 LED 输出会下降。
当使用氮化镓衬底时，产生绿色间隙的主要原因之一是材料的发光部分（量子阱）之间存在较大的晶格失配。研究人员已经证明，用 InGaN 模板代替 GaN 衬底可以提高 LED 性能。
研究人员比较了在 GaN 衬底上生长时发出蓝色光的相同量子阱的 LED 发射光谱，以及在不同的氮化铟镓模板上生长时发出绿色或黄色光的 LED 发射光谱。由于应用了 InGaN 模板，发射波长实现了 100 nm 的偏移。
上图显示了 (a) GaN 上的蓝色 LED，(b) InGaN 模板上的绿色 LED，(c) InGaN 模板上的近黄色 LED 的电致发光测量。图 1(b) 和图 1(c) 的插图显示了在 1.5 mA 注入电流下的发射图像。
参考文献
'P-type InxGa1-xN semibulk templates (0.02
'Shifting LED emission from blue to the green gap spectral range using In0.12Ga0.88N relaxed templates' is published in Superlattices and Microstructures
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