近日，由深圳市龍華區(qū)科技創(chuàng)新局特別支持，國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦，深圳第三代半導(dǎo)體研究院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦的第十六屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2019）暨2019國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2019）在深圳會(huì)展中心召開。
期間，山西中科潞安紫外光電科技有限公司與中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司協(xié)辦的“固態(tài)紫外器件技術(shù)”分會(huì)如期召開。分會(huì)重點(diǎn)關(guān)注以氮化鋁鎵、氮化鎵為代表的紫外發(fā)光材料，以碳化硅、氮化鎵為代表的紫外探測(cè)材料，高效量子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及外延，以及發(fā)光二極管、激光器、光電探測(cè)器等核心器件的關(guān)鍵制備技術(shù)。
會(huì)上，挪威科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，挪威科學(xué)技術(shù)院院士Helge WEMAN帶來(lái)了題為“采用石墨烯襯底和透明底部電極的AlGaN納米線外延 UV LED”的主題報(bào)告，介紹了石墨烯襯底AlGaN納米線外延生長(zhǎng)技術(shù)。
2005年以來(lái)，Helge WEMAN教授在NTNU領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)科研小組研究用于光電應(yīng)用程序的iii-v族半導(dǎo)體納米線和石墨烯。2012年六月，他參與創(chuàng)辦了Crayonano AS公司并任首席技術(shù)官兼董事。
報(bào)告指出，深紫外（200-315nm）主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闅⒕?，發(fā)射波長(zhǎng)為265nm的UVC發(fā)光二極管需要摻雜約50%鋁的AlGaN。
外量子效應(yīng)低仍然是紫外推廣的重要障礙。UVC發(fā)光二極管的效率非常低（EQE<10%），并且很高的價(jià)格（~1000美元/瓦），所以市場(chǎng)仍然很小。由于紫外的效率不高加上價(jià)格偏高，導(dǎo)致整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模偏小。
目前UVC器件中的挑戰(zhàn)
無(wú)透明電極，不能使用ITO（吸收小于350納米的光）。因此，UVC LED通過基板（倒裝芯片）發(fā)光，并使用臺(tái)面蝕刻。然而，基質(zhì)也吸收紫外線。
AlGaN的低p型摻雜，由于對(duì)p-AlGaN的高抗性，使用了p-GaN層。p-GaN吸收可能被反射回來(lái)的光。
內(nèi)部量子效率低，AlGaN/GaN平面設(shè)計(jì)中晶格失配影響晶體質(zhì)量的大問題。
光提取效率低，由于高折射率差，平面基片/抽氣效率（LEE）僅為~5%。TM-極化產(chǎn)生表面發(fā)射問題。
解決方案之AlGaN 納米線
納米線可以自下而上生長(zhǎng)：使用催化劑或無(wú)催化劑（III族氮化物）外延生長(zhǎng)。氮化物納米線LED的潛在優(yōu)勢(shì)：增加發(fā)光面積，降低效率下降；定位納米線可以增強(qiáng)光的提??；可以使用非極性和半極性平面（更高的內(nèi)部量子效率）；比薄膜生長(zhǎng)速度更快，材料消耗更低（成本更低）。
解決方案之石墨烯
石墨烯記錄導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，是柔性的，對(duì)光透明（所有波長(zhǎng)），史上最薄最結(jié)實(shí)的材料
石墨烯作為透明電極
傳輸~97%（隨Gr層數(shù)減少）、板電阻~200 W/sq（隨Gr層數(shù)減少）；石墨烯對(duì)于深紫外（<320納米）光學(xué)器件（ITO是沒有替代品的）。
石墨烯生長(zhǎng)GaN/AlGaN納米晶 等離子體輔助分子束外延（MBE）
與索菲亞大學(xué)的Kishino教授合作，石墨烯（石英玻璃）上垂直GaN納米線的自組裝生長(zhǎng)。
薄AlN“島”緩沖區(qū)非常重要，增加納米線的成核密度，增加納米線的垂直度，降低石墨烯的N2等離子體損傷（與石墨烯缺陷相關(guān)的拉曼D峰）
在二氧化硅上使用CVD G，提及AlN BL的重要性，這個(gè)想法是為了保護(hù)SLG免受N2等離子體的影響，理想情況下，它應(yīng)該保護(hù)整個(gè)石墨烯區(qū)域，但后來(lái)我們了解到，它是以島國(guó)的方式生長(zhǎng)的（展示Hayashi的結(jié)果）。
用AlN代替GaN作為n-GaN納米柱的緩沖層，采用遷移增強(qiáng)外延（MEE）34,35，在805℃的襯底溫度下，用交替供應(yīng)的Al原子和N2等離子體，在20個(gè)周期內(nèi)沉積n-GaN納米柱，周期包括：Al供應(yīng)（4s）、中斷（5s）和N2等離子體（3s）。
GaN/AlGaN納米線UVC LED,用MOCVD研究石墨烯
