+86-757-8128-5193

Utställning

Hem > Utställning > Innehåll

Tunna p-typ III-nitridskikt för att förbättra effekterna av ytplasmoner

National Taiwan University har använt ett magnesiumförflöde under epitaxi för att förbättra hålkoncentrationerna i aluminium galliumnitrid (AlGaN) elektronblockerande skikt i indium galliumnitrid (InGaN) ljusdioder (LED) [Chia-Ying Su et al , Optics Express, vol25, p21526. 2017]. Detta möjliggjorde tunnare p-typ GaN-lager och på så sätt ökade effekten av ytplasmon (SP) strukturer på LED-prestanda. I synnerhet hävdas en rekordhög modulationsbandbredd på 625,6MHz för c-plan InGaN-LED. Hög modulationsbandbredd är önskad för synlig ljuskommunikation.

Ytansplasmoner är delokaliserade elektrondensitetsoscillationer. SP-koppling till InGaN-kvantbrunnar (QWs) kan förbättra interna kvanteffektivitet, samtidigt som droopeffekter och ökande bandbredd reduceras. Kopplingen förstärks naturligt då SP och QW kommer i närhet. Detta uppnås genom att minska tjockleken hos de mellanliggande p-typskikten från den typiska 150 nm till intervallet 38-78 nm. Vanligen måste p-GaN-skiktet ha en viss tjocklek för att säkerställa tillräcklig strömspridning. Tunnare p-GaN-skikt tenderar att öka påslagsspänningen och differentialmotståndet.

Mg-förflödet minskar också injektionsbarriären i den aktiva QW-regionen. Forskarna kommenterar: "I den här situationen kan även om en minskning av p-GaN-skiktet fortfarande har effekterna av ökad påslagspänning och differensmotstånd, kan den signifikanta förbättringen av hålinjektionseffektiviteten kompensera prestandaförbrytningen på grund av minskningen av p-GaN tjocklek. "

blob.png 

Figur 1: Epitaxiala strukturer av LED.

Epitaxialmaterial för LED-lamporna kom från metallorganisk kemisk ångavsättning (MOCVD) på c-plan safir (Figur 1). Tillväxten av 18nm p-AlGaN EBL föregicks av ett för-flödessteg av bis (cyklopentadienyl) magnesium (Cp 2 Mg) vid 220 standard kubikcentimeter i minut (sccm).

Förflödet utfördes med Ga- och Al-precursorerna utan men med ammoniak (NH3 ) kväveprekursorn på. Under förflödet sönderdelades NH 3 , vilket skapade väte som etsade tillbaka den översta GaN-barriären med ca 5 nm, vilket minskade den slutliga tjockleken till 20 nm.

Tabell 1: Strukturer och prestanda av LED-prover.

blob.png 

För p-GaN-tillväxten ökades flödet av Cp2 MG till 280sccm. 10nm p + -GaN-kepsen använde ett flöde på 800sccm Cp 2 Mg. Substratstemperaturen under skikten före flödet och p-typen var 970 ° C.

Referens (R) lysdioder tillverkades med 10 | im-runda cirkulära mesor. P-kontaktplattan sattes inte på den lilla mesa, men stöddes snarare på ett kiseldioxidlager med minimerad parasitkapacitet. P-kontakten - 20nm / 100nm nickel / guld - täckte ca 80% av mesa, med de återstående 20% täckta med 5nm / 5nm nickel / guld för nuvarande spridning.

LED-lampor med ytplasmonstrukturer använde 250 ° C molekylstråle epitaxi (MBE) för att deponera 10nm galliumdopad zinkoxid (GZO) som ett strömfördelande skikt. SP-strukturen bestod av silver (Ag) nanopartiklar (NP) och ett ytterligare spridningsskikt av 5 nm / 5 nm titan / guld. P-kontakten bestod av 20nm / 100nm nickel / guld.

GZO blåskiftar silvernanopartikel SP resonansvåglängden mot den blåa utsläpp av LED-lamporna vid ~ 465 nm (Figur 2). Silver nanopartiklarna bildades genom att deponera ett 2 nm silverskikt och sedan annealing vid 250 ° C i 30 minuter i kväveatmosfär.

blob.png 

Figur 2: Sändningsspektra för proverna A-SP, B-SP och C-SP. Vertikal streckad linje indikerar QW-utsläppsvåglängd runt 465 nm.

Forskarna kommenterar: "Det noteras att SP-resonanstoppen i det aktuella arbetet inte väl sammanfaller med QW-emissionsvåglängden, som visas i [Figur 2]. En noggrann justering av Ag NP-storlek kan blåskala SP-resonanstoppen för att ytterligare öka SP-kopplingsstyrkan vid den utsedda QW-utsläppsvåglängden (465 nm). I denna situation kan modulationsbandbredden ökas ytterligare. "

LED-lampans n-kontakter bestod av 20 nm / 100 nm titan / guld.

970 ° C-tillväxten av p-typskikten glödgade också den underliggande InGaN-enkelkvantbrunnen, omorganisering av de indiumrika klusterstrukturerna som kan leda till högre än förväntad inre kvanteffektivitet (IQE) genom bärare-lokalisering. Emellertid kan för mycket glödgning försämra kristallstrukturen i kvantbrunnen och reducera IQE.

IQE för de olika anordningarna uppskattades genom att jämföra rumstemperaturfotoluminescensen (PL) med den vid 10 K (antas vara 100% IQE). Kortare glödgningstider visade sig resultera i högre IQE (tabell 1). Närvaron av Ag NP gav signifikant SP-förbättring, särskilt med minskat avstånd till QW. Förfallet av tidsupplöst PL var också snabbare med SP-strukturer.

Den förbättrade IQE av SP-lysdioderna resulterade i ljusare elektroluminescens. Kraften i väggproppsverkningsgrad (WPE) från toppvärdet var också mindre allvarligt i SP-enheterna. Forskarna kommenterar: "Det noteras att den injicerade strömtätheten för maximal effektivitet i proverna som studeras (1 kA / cm 2 ) är generellt högre än vad som vanligtvis rapporteras i litteraturen. Detta beror på att mesa-storleken hos de använda proven är mindre vid 10 μm i radien. Den mindre enhetsstorleken leder till en svagare uppvärmningseffekt och minskar därigenom droppbeteendet som orsakas av uppvärmning. "

Den kortare PL-sönderfallstiden återspeglas i högre modulationsbandbredd, med högsta värde högre än 600 MHz. "I prov C-SP kan vi nå modulationsbandbredden på 625,6 MHz, vilket antas vara det högsta som någonsin rapporterats i en c- plan GaN-baserad ytbehandlad LED (~ 100MHz högre än vår tidigare rekord på 528,8MHz). "Förbättringen över referensproverna ligger nära kvadratroten av den förbättrade sönderfallshastigheten i PL-studierna.


Hem | Om oss | Produkter | Nyheter | Utställning | Kontakta oss | Förfrågning | Mobiltelefon | XML | Main sida

TEL: +86-757-8128-5193  E-mail: chinananomaterials@aliyun.com

Guangdong Nanhai ETEB Technology Co., Ltd