近日，电子科学与技术学院陈忠教授/吴挺竹教授团队在电子科学、半导体技术领域取得重要进展，相关成果以“Impacts of p-AlGaN Electron Blocking Layer for the Performance of Low Current Injected Green GaN-Based Micro-LEDs”为题发表于著名期刊《IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES》上。
文章研究了p-AlGaN电子阻挡层（EBL）对低电流注入绿色GaN基微发光二极管（µ-LED）性能的影响。有和没有EBL的µ-LED的峰值外量子效率（EQE）对应的电流密度分别为0.83和0.5 A/cm2。此外，利用ABC + f(n)模型分析了这些器件中的相关载流子输运机制。波长位移表明，在没有p-AlGaN EBL的µ-LED中存在较弱的量子受限stark效应。模拟和分析了多量子阱(MQWs)/EBL或MQWs/p-GaN界面上的带弯曲、空穴注入和电子约束等极化诱导现象，并通过拉曼和X射线衍射互向空间映射（XRD-RSM）验证了去除p-AlGaN EBL可以改善绿色InGaN/GaN MQWs的晶体质量。此外，表面温度分布结果表明，去除p-AlGaN EBL也可以改善低电流注入条件下的绿色µ-LED的热性能。
图1 (a) 有和没有 EBLµ-LED外延结构示意图和TEM图, (b) µ- LED结构。
图2 有和没有EBLµ- led的(a) I-V和(b) EQE特性。
图3 (a)模拟空间电荷分布, (b)和(c)能带图, (d)和(e)空穴和电子浓度, (f) 有和没有EBLµ-LED的辐射复合率。
在这项工作中，研究人员制作并分析了有和没有p-AlGaN EBL的低电流注入绿色µ-LED的光电性能。I−V特性表明，去除p-AlGaN EBL后，在大电流注入条件下，泄漏电流较低，电阻相对较小。与有EBL µ-LED相比，去除p-AlGaN EBL后，EQE提高了7.5%，利用ABC + f (n)模型和EL波长移对EQE的拟合结果表明，没有电子阻挡层的µ-LED的缺陷密度更小，量子受限stark效应减弱。并且测得的表面温度分布结果表明去除p-AlGaN EBL可以改善低电流注入µ-LED的热性能。这项研究为提高低电流注入绿色GaN基µ-LED的效率和性能提供了重要参考。
厦门大学为该文章的第一署名单位，该项研究工作是在陈忠教授与吴挺竹教授共同指导下完成，21级博士研究生赖昭序为论文第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金、福建省杰出青年基金、福建省科技计划区域发展项目和中央高校基本科研业务费等资助。
(文稿图片：张煜昊；校核：郭自泉）
