숱이 p-타입 III 질 화물 층 표면 plasmons의 효과 강화 하

- Sep 26, 2017 -

국립 대만 대학 사용 사용 되는 인듐 갈륨 나이트 라 이드 (InGaN) 발광 다이오드 (Led) [Chia-잉 수 외, 알루미늄 갈륨 질 화물 (AlGaN) 전자 차단 레이어에 구멍 농도 향상 시키기 위해 피 동안 마그네슘 사전 흐름 광학 익스프레스, vol25, p21526입니다. 2017].이 얇은 p 형 GaN 층을 사용 하 고 따라서 LED 성능에 표면 플라스몬 (SP)의 효과 증가. 특히, c 비행기 InGaN led 625.6 MHz의 기록 높은 변조 대역폭 요구 된다. 높은 변조 대역폭-가시광선 통신 응용 프로그램에 대해 원하는입니다.

표면 plasmons delocalized 전자 밀도 진동입니다. SP InGaN 양자 우물에 커플링 (QWs) 드 루핑 효과 줄이고 대역폭을 증가 하는 동안 내부 양자 효율을 높일 수 있다. 커플링은 SPs와 QW 가까이 근접으로 서 자연스럽 게 향상 됩니다. 이 범위 38-78nm에 일반적인 150nm에서 중간 p 형 층의 두께 줄임으로써 이루어집니다. 일반적으로 p-GaN 층을 적절 한 현재 확산 되도록 특정 두께가지고 있다. 얇은 p-GaN 층 턴 온 전압 차동 저항을 증가 하는 경향이 있다.

Mg 사전 흐름 또한 QW 활성 영역에 주입 하는 방 벽을 줄일 수 있습니다. 연구원은 코멘트: "이이 상황에서 p-GaN 층의 감소는 여전히 턴 온 전압 및 차동 저항 증가의 효과 있을 수 있지만 구멍 주입 효율의 상당한 향상 수 있습니다 보상 성능 p-GaN 두께의 감소 때문 저하. "

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그림 1: LED의 코피 구조입니다.

Led 위한 코피 소재 c-면 사파이어 (그림 1)에 금속 유기 화학 기상 증 착 (MOCVD)에서 왔다. 18nm p AlGaN EBL 성장의 두번째 (cyclopentadienyl) 마그네슘 (Cp에 의해 선행 되었다2분 (sccm) 220 표준 입방 센티미터에서 Mg) 사전 흐름 단계.

사전 흐름, 조지아와 알 선구자 하지만 암모니아 (NH 실시 되었다3)에 질소 선구자. 사전 흐름 NH 중3분해, 수소를 만드는 새겨져 다시 가기 GaN 장벽에 의해 5nm에 대 한 20nm에 최종 두께 감소.

표 1: 구조와 LED 샘플의 성능

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P-GaN 성장 Cp의 흐름에 대 한2MG 280sccm 증가 되었다. 10nm p+-GaN 모자 800sccm Cp 사용2Mg 흐름입니다. 사전 흐름 및 p 형 계층 중 기판 온도 970 ° c.

Reference (R) Led 10μm radius 원형 암석으로 조작 했다. P-접촉 패드 작은 메사에 투입 하지 했지만 오히려 최소화 기생 커패시턴스와 이산화 실리콘 층에서 지원. P-접촉-20nm/100nm 니켈/금-메사의 약 80% 나머지 20% 현재 확산을 위한 5nm/5nm 니켈/금으로 덮여 덮여.

표면 플라스몬 구조와 Led 10nm 갈륨 첨가 산화 아연 (GZO) 전류 확산 층으로 입금 250 ° C 분자 빔 피 (MBE)을 사용. (Ag) 나노 입자 (NPs) 및 5nm/5nm 티타늄/골드의 추가 전류 확산 층 SP 구조에 의하여 이루어져 있다. 20nm/100nm 니켈/금 p-접촉에 의하여 이루어져 있다.

GZO 블루-교대에서 Led의 파란 방출의 그쪽으로 실버 나노 SP 공명 파장 ~ 465nm (그림 2). 나노 실버 2nm 레이어를 입금 하 고 다음 250 ° C에서 30 분간 질소 분위기에서 어 닐 링에 의해 형성 되었다.

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그림 2: 샘플 A-SP, B-SP, 및 C-sp. 수직의 전송 스펙트럼 점선 라인 465nm 주위 QW 방출 파장을 나타냅니다.

연구원은 의견: "SP 공명 피크 현재 작품에 잘 하지 않는 다는 것을 주의 된다 [그림 2]와 같이 QW 방출 파장을 맞춰. Ag NP 크기의 주의 조정 수 블루 시프트 추가 지정된 QW 방출 파장에 힘을 결합 하는 SP를 증가 대 한 SP 공명 피크 (465 nm). 이 상황에서 변조 대역폭 증가 수 있습니다 더 이상. "

20nm/100nm 티타늄/골드 Led의 n 연락처에 의하여 이루어져 있다.

P-형 층의 970 ℃ 성장 또한 단련 기본 InGaN 단일 양자, 캐리어 지역화를 통해 내부 양자 효율 (IQE) 예상 보다 더 높은 이어질 수 있는 인듐 풍부한 클러스터 구조를 재구성. 그러나, 너무 많은 어 닐 링 IQE 감소 양자 우물에서 결정 구조 저하 될 수 있습니다.

다양 한 장치의 IQE 10 K에서 실내 온도 photoluminescence (PL)을 비교 하 여 추정 되었다 (100%로 간주 IQE). 짧은 anneal 시간 높은 IQEs (표 1)을 발견 했다. Ag NPs의 존재는 QW 감소 거리와 특히 SP 향상을, 했다. 시간이 해결 PL의 감퇴도 SP 구조와 빠른 했다.

SP-Led의 향상 된 IQE 밝은 기본 결과. 벽 플러그 효율 (WPE) 피크 값에서에 드 루핑 덜 심각한 SP 장치에서 또한 이었다. 연구원은 의견: "그것은 언급은 그 연구 (1kA/cm 샘플의 최대 효율성에 대 한 주입된 전류 밀도2) 일반적으로 보다 일반적으로 문학에서 보고. 이건 그렇게 메사 사용된 샘플 크기가 작은 반경에 10μm에 있기 때문 에입니다. 작은 장치 크기 약한 열 효과 리드 따라서 난방으로 인 한 드 루핑 행동을 감소 시킨다. "

짧은 PL 감쇠 시간 높은 변조 대역폭, 600 MHz 이상의 높은 값에 반영 됩니다: "여겨진다 c-평면에서 가장 높은 이제까지 보고 625.6 MHz의 변조 대역폭 도달할 수 있는 샘플 C-SP, GaN 기반 표면-발광 LED (~ 100 MHz 528.8 MHz의 우리의 이전 기록 보다 더 높은). " 참조 샘플 개선 PL 연구에서 향상 된 붕괴 속도의 제곱근에 가깝습니다.


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