近日，厦门大学物理科学与技术学院与乾照光电协同攻关，在提升绿光LED效率方面取得重大进展。该研究成果以“High External Quantum Efficiency Green Light Emitting Diodes on Stress-Manipulated AlNO Buffer Layers”为题发表于IEEE PHOTonICS JOURNAL 14(4) (2022) 8234405。
近年来，半导体发光二极管已经在国民经济的不同领域中得到广泛应用。随着技术的巨大飞跃，蓝光LED的光电转换效率已超70%，同时AlGaInP基红光LED技术也已经非常成熟。然而，发光波长介于两者之间的绿光LED的光电转换效率仍显著低于蓝光与红光LED，形成一个明显的效率低谷（Green Gap）。
针对这一难题，厦门大学康俊勇教授与乾照光电陈凯轩博士团队经过3年的联合攻关，提出通过并入高浓度氧形成AlNO缓冲层的方法，降低图形化蓝宝石衬底与GaN外延层间晶格失配导致的应力与缺陷，进而减缓了MQW中阱/垒的应力及其压电极化效应，提升了阱/垒界面的陡峭度，提高了阱中In组分的一致性，最终提高了LED的光电转换效率。基于该技术制备的526 nm绿光LED芯片（面积为0.1mm2），在20 A/cm2的工作条件下外量子效率达46.1%、光电转换效率达41.9%，为目前所报道的最高数值。除提升绿光LED效率以外，该技术预期也可以在AlN基紫外LED中发挥作用。
图1.AlNO缓冲层助力“Green Gap”问题的改善
论文第一作者为厦门大学博士生王爱民，合作作者为厦门大学李金钗教授，共同通讯作者为厦门大学康俊勇教授与乾照光电陈凯轩博士。
