日本名城大學(xué)和名古屋大學(xué)的研究人員已經(jīng)生產(chǎn)了低阻值的n型氮化鋁稼(n-AlGaN)。通過將n-AlGaN作為紫外LED的一部分，研究人員成功將電光轉(zhuǎn)換效率(wall-plug efficiency )提升了15%左右。

這種低阻值的n-AlGaN采用MOVPE在藍(lán)寶石上制作，外延生長(zhǎng)先采用低溫緩沖層，然后是3μm的隨機(jī)摻雜GaN層。甲硅烷作為氮化鋁稼低阻值層的硅摻雜源。

該390nm的紫光LED采用了類似的2μm n-AlGaN樣本作為基底進(jìn)行生產(chǎn)圖1)。有源發(fā)光多量子阱(MQW)包含了三對(duì)2.7nm的GaInN阱和12nm的 AlGaN障礙層。LED p層為20nm的AlGaN電子阻擋層(electron-blocking、100nm的AlGaN電鍍層(cladding )和10nm的GaN觸點(diǎn)層。

圖 1： 紫光LED原理架構(gòu)

該LED工藝包括在空氣中進(jìn)行10分鐘的800℃退火以激活p型層，電感耦合等離子臺(tái)面蝕刻以及n型電極金屬沉積、p型氮化鎵電觸上鎳 金半透明電極沉積以及p型墊片電極沉積。該器件尺寸為350μm x 350μm。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在AlGaN添加小量鋁可實(shí)現(xiàn)更高水平的硅摻雜，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)損晶體架構(gòu)。純GaN的硅摻雜被限于1x1019/cm3左右，不然材料表面會(huì)變得粗糙。通過對(duì)比，AlGaN層是平滑的。無(wú)可見龜裂，即使在4x1020/cm3進(jìn)行摻雜。

n-AlGaN的使用可實(shí)現(xiàn)5.9x10-4/Ω-cm的阻值。德國(guó)研究人員可實(shí)現(xiàn)的低阻值n-GaN為6.3x10-4Ω-cm。日本的n-AlGaN更低。

研究人員也對(duì)比了采用了兩種不同硅摻雜的n-AlGaN觸點(diǎn)層LED，載流子濃度分別為1x1019/cm3和1.6x1020/cm3。較高硅摻雜這一減少的阻值在既定電流下，可降低前向電壓，這意味著可實(shí)現(xiàn)光效更高。在100mA驅(qū)動(dòng)電流下，減少的前向電壓為1V左右。

既定驅(qū)動(dòng)電流下的光輸出也明顯提升，在較高電流下還可提升5%。紫光LED電光轉(zhuǎn)換效率提升幅度大概為15% 。