近日，厦门大学电子科学与技术学院吴挺竹教授、陈忠教授团队在Micro-LED外延结构设计与调控方面取得进展。相关研究成果以题为《Investigation on the Optoelectronic Performance and Modulation Bandwidth of Green µ-LEDs Using AlON Buffer Layer》的论文发表于国际知名光学期刊 Optics Letters。

Micro-LED作为新一代显示与通信技术的核心器件，兼具高亮度、低功耗、快响应和长寿命等优势，在AR/VR显示、车载照明及高速可见光通信（VLC）等领域展现出广阔应用前景。然而，传统GaN基Micro-LED通常采用AlN缓冲层在蓝宝石衬底上外延生长，晶格失配与热应力导致的高位错密度与应变积累，严重制约了器件的光电性能与调制带宽。 

针对这一关键问题，研究团队创新性地提出在图案化蓝宝石衬底（PSS）上引入氧氮化铝（AlON）缓冲层的新型外延方案。研究结果表明，与传统AlN缓冲层相比，AlON缓冲层能够有效抑制GaN在PSS锥面上的成核行为，促进其在平坦区域的垂直外延生长，从而显著降低位错密度并释放压应力。得益于晶体质量的提升和应力的减小，器件的外量子效率（EQE）提高了9.86%，−3 dB调制带宽提升了21.75%，表现出更优异的光电性能与信号响应特性。该研究揭示了AlON缓冲层在提升GaN外延晶体质量、抑制量子限制斯塔克效应（QCSE）及改善载流子动力学方面的重要作用，为高效率、高带宽Micro-LED器件的外延结构优化提供了新的设计思路与实验依据。 

厦门大学为该论文的第一署名单位，研究工作由吴挺竹教授指导完成。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金及福建省技术创新重点攻关及产业化项目的资助。

[图片导读]

Fig. 1 Schematic illustration of GaN growth on PSS with (a) AlN buffer layer and (b) AlON buffer layer.

Fig. 2 (a) Current–voltage curve. (b)Peak wavelength shift and EL spectra at 100 A/cm2. (c) LOPs of the samples. (d) EQE fitted by   ABC + f(n) model.

Fig. 3 (a) TRPL measurement. (b) normalized frequency response of Sample A. (c) normalized frequency response of Sample B. (d) −3 dB bandwidth.