替代AlGaN ？这一新材料可让深紫外LED更高效、更小型

UVLED风向 · 2023-03-30

行家说UV导读：

近日，西安交通大学电信学部电子学院李强副教授团队，在基于前期成功制备不同Al组分掺杂BAlN薄膜的基础上，制备了hBN/B1-xAlxN异质结，并对其电学特性进行了系统研究。

通过对B1-xAlxN中的铝组分进行调控，优选出h-BN/B0.89Al0.11N结构，研究表明该结构同时具有高晶格匹配度，低的形成能，优异的异质结整流特性。

图1 h-BN/B0.89Al0.11N异质结的电学能带匹配：理论预测与实验验证的type-II能带结构。

据了解，六方氮化硼(hBN)材料作为新兴类石墨烯超宽带隙半导体，具有无悬挂键的二维层状结构。该特性使得其在作为功能型衬底与其他材料构成异质结构中具有极大潜力，hBN异质结构的研究也拓展了hBN材料在深紫外光电领域的应用。

目前为止，发出深紫外线的装置主要使用了水银或氮化铝镓为材料的元件，但这些传统元件存在污染或者发光效率上的问题。因此有不少研究团队开始寻求其他方式解决这些问题，如美国密歇根大学和韩国浦项工科大学都在石墨烯hBN有所进展。

密歇根大学：石墨烯hBN结构可为深紫外光LED供电

此前，美国密歇根大学的一个科学家团队针对用于在石墨烯上生长单层六方氮化硼（hBN）进行研究，通过广泛使用的分子束外延工艺生产大块高质量hBN。

密歇根大学电气工程和计算机一科学教授解释，“石墨烯hBN结构可以为产生深紫外光的LED供电。”据悉，hBN是世界上最薄的绝缘体，而石墨烯是一类被称为半金属的材料中最薄的一种，这种材料具有高度可塑性电气特性，对它们在计算机和其他电子产品中的作用非常重要，将hBN和石墨烯结合在一起形成光滑的单原子厚层。除了深紫外LED，石墨烯hBN结构还可以实现量子计算设备、更小、更高效的电子和光电子以及其他各种应用。

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韩国浦项工科大学：制造出能发出深紫外线的新型LED元件

韩国浦项工科大学新材料工程系同样在此前也对石墨烯hBN做了研究，并以石墨烯层和六方氮化硼(hBN)层的夹层结构为基础，制造出能发出深紫外线的新型LED元件。

h-BN 深紫外LED。

据悉，与AlxGa1-xN不同，它在深紫外区发出明亮的光，被认为是一种可用于开发深紫外LED的新材料。但由于带隙较大，难以注入电子和空穴，从而无法制成LED。但如果对hBN纳米薄膜施加强电压，可以通过隧道效应注入电子和空穴。因此，基于范德华异质纳米材料与石墨烯、hBN 和石墨烯堆叠而成的 LED 器件被制造出来，并通过深紫外光谱证实实际器件发出强紫外线。

该大学材料科学与工程系金钟焕教授教表示：“在新波长范围内开发新型高效 LED 材料，可以打来光学器件应用领域的起点，此次对hBN的研究意义在于可以实现深紫外LED制造。

此外，与现有的AlxGa1-xN材料相比，它具有明显更高的发光效率，并且器件可以小型化。

（来源：第三代半导体、naver.Com、综合整理）

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