西安電子科技大學研發(fā)出柔性高亮度紫光發(fā)光二極管

西安電子科技大學微電子學院郝躍院士團隊揭示了可剝離襯底上氮化物的成核機制，創(chuàng)新性開發(fā)出柔性高亮度紫光發(fā)光二極管，相關(guān)研究成果在國際權(quán)威期刊《Advanced Optical Materials》上發(fā)表。

GaN基半導體LED照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、易維護等優(yōu)點，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一場照明革命。隨著可穿戴技術(shù)的發(fā)展，未來柔性半導體技術(shù)將逐步成為主流，柔性GaN 的制備成為當今國際高度關(guān)注的研究熱點。

由于大尺寸的氮化物襯底成本高昂，氮化物薄膜通常是基于藍寶石、硅等異質(zhì)材料襯底進行外延生長。而晶體襯底與氮化物之間存在嚴重的晶格失配，使得外延GaN 薄膜內(nèi)具有很大的應(yīng)力，并產(chǎn)生眾多的穿透位錯，從而導致LED器件發(fā)光效率降低。因此，低應(yīng)力、高質(zhì)量的GaN薄膜的制備對于LED性能的提升顯得尤為重要。

目前，激光剝離技術(shù)是制備柔性GaN的主要方法，但是激光能量密度分布不均勻使得氮化鎵薄膜突起破裂，很難得到大面積連續(xù)無損的氮化鎵薄膜，使得GaN的柔性器件發(fā)展受到嚴重阻礙。

該團隊研究并發(fā)現(xiàn)了氮化物在石墨烯上的選擇性成核機理，找到了AlN的最佳成核位點，成功制備出高質(zhì)量、無應(yīng)力的GaN外延層。并通過優(yōu)化剝離工藝，實現(xiàn)了GaN外延層的低損傷、大面積剝離轉(zhuǎn)移。基于該柔性GaN材料制備的紫光發(fā)光二極管在小電流下實現(xiàn)了超高光輸出功率。研究成果證明了剝離轉(zhuǎn)移可以實現(xiàn)GaN基柔性照明以及LED在未來實現(xiàn)高質(zhì)量垂直結(jié)構(gòu)的可能性。

研究成果發(fā)表于：Yanqing Jia， Jincheng Zhang，* Jing Ning， Dong Wang， Yue Hao et al.， Advanced OpTIcal Materials， 2019， DOI:10.1002/adom.201901632. 《Advanced OpTIcal Materials》是光學領(lǐng)域的國際頂級期刊，屬于SCI一區(qū)TOP期刊。
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