伊利諾大學(xué)香檳分校研究人員發(fā)展出一種新的方法，提升綠光LED亮度并且提高其效率。
伊利諾大學(xué)的電氣與計(jì)算機(jī)工程系助理教授Can Bayram發(fā)展出一種新的方法，提升綠光LED亮度并且提高其效率。（所有圖片來(lái)源：伊利諾大學(xué)）
使用產(chǎn)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體長(zhǎng)晶技術(shù)，研究人員在硅基板上制造氮化鎵(GaN)晶體，這種晶體能夠產(chǎn)生高功率的綠光，應(yīng)用于固態(tài)照明。
伊利諾大學(xué)的電氣與計(jì)算機(jī)工程系助理教授Can Bayram表示：“這是一個(gè)具有突破性的制程，研究人員成功在可調(diào)式的CMOS硅制程上生產(chǎn)新的原料，也就是方形氮化鎵 (cubic GaN)，這種原料主要用于綠色波長(zhǎng)射極。”
將半導(dǎo)體用于感測(cè)以及通訊能夠打開可見(jiàn)光通訊的應(yīng)用，而光通訊正是徹底改變光應(yīng)用的技術(shù)。支援CMOS制程的LED能夠達(dá)到快速、高效率、低功率且多重應(yīng)用的綠光LED同時(shí)能夠省下許多制程裝置的費(fèi)用。
通常GaN形成一至兩種晶體結(jié)構(gòu)，六方形或立方體。六方形GaN為熱穩(wěn)定，且是傳統(tǒng)半導(dǎo)體的應(yīng)用。不過(guò)，六角形GaN較容易出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，內(nèi)部的電場(chǎng)將負(fù)電子與正電子分開，防止他們結(jié)合，因此而造成光輸出效率下降。
截至目前為止，研究人員只能使用分子束外延(Molecular beam epitaxy)制造方形GaN，這樣的制程非常昂貴且與MOCVD制程相較之下非常費(fèi)時(shí)。
研究人員成功在可調(diào)式的CMOS硅制程上生產(chǎn)新的原料，也就是方形氮化鎵 (cubic GaN)，這種原料主要用于綠色波長(zhǎng)射極。
Bayram表示：“微影技術(shù)(lithography)以及等向性蝕刻技術(shù)在硅上制造U行凹槽。這層非導(dǎo)電阻隔層扮演了將六角形塑型至方形的關(guān)鍵角色。我們的GaN沒(méi)有內(nèi)部的電場(chǎng)能夠隔開電子，因此，可能會(huì)發(fā)生重疊問(wèn)題，電子和凹洞更快速結(jié)合并制造光線。”
Bayram和Liu相信他們的方形GaN晶體可能可以成功讓LED達(dá)到零光衰(droop)。對(duì)綠色、藍(lán)色或UV LED而言，這些LED的發(fā)光效率都會(huì)隨著通過(guò)電流的輸入而逐漸衰退，也就是所謂的光衰。
這次的研究顯示出偏振在光衰的問(wèn)題中有舉足輕重的地位，將電子推離凹槽，尤其是低輸入電流的情況下。在零偏振的情況下，方形LED能夠達(dá)成更厚的發(fā)光層并解決減少的電子和凹槽重疊以及電流過(guò)載。
效能較好的綠色LED將會(huì)成功打開新的LED固態(tài)照明應(yīng)用。舉例而言，這些LED將可借由混色發(fā)出白光并且達(dá)到節(jié)能效果。其他先進(jìn)的應(yīng)用也涵括利用無(wú)熒光的綠色LED制造超平行LED的應(yīng)用、水中通訊以及例如光遺傳學(xué)以及偏頭痛等生物科技應(yīng)用。
