共摻雜有望實現超高效白色Ga?O? LED
今天白色LED的巨大成功不應掩蓋其弱點。常見的架構是用藍色發光芯片泵浦黃色熒光粉，這導致了幾個缺點，包括顯色指數低、Stokes能量轉換損耗和熱穩定性降低。
薩加大學的一個研究小組報告了最近在這方面取得的成功，從熒光粉轉向稀土離子應該可以消除這些弱點。它是與鉭、銪和鉺離子共摻雜的Ga2O3 LED的先驅。
該小組發言人Qixin Guo告訴化合物半導體，他們的共摻雜氧化鎵LED的能量轉移機制的性質需要進一步研究，這種LED是由紅、綠和藍三色混合發射的。“然而，Stokes轉移沒有造成任何損耗。”
該團隊的最新發射器基于之前開發含稀土離子的Ga2O3 LED的努力。早在2021，Guo及其同事就報道了一種白色LED，其垂直堆疊150個周期，由摻雜鉭、銪或鉺的Ga2O3薄膜組成。
由于生產多層LED需要復雜的沉積工藝，該團隊已著手研究基于共摻雜鉭、鉺和銪的可調色LED的可行性。他們的器件由共摻雜的Ga2O3與p型GaAs異質結構結合而成，閾值電壓約為9V，并發射彩色電致發光。
為了生產他們的器件，Guo和他的同事們使用脈沖激光沉積工具在p型GaAs（111）上生長了一個與鉭、鉺或銪共摻雜的Ga2O3薄膜。在這個過程中，他們使用的襯底溫度為500?°C，氧氣氣氛生長壓力為0.1 Pa，生長時間為3小時，襯底與靶材之間的距離為40 nm。
含稀土離子的Ga2O3 LED具有高顯色指數，同時避免了與Stokes位移相關的損耗
“激光沉積適合于基礎研究，”Guo說，但他補充道，MOCVD是大規模生產的最佳方法。
用X射線衍射和拉曼光譜檢查其LED結構表明，共摻雜的Ga2O3薄膜是多晶的，適合生產LED。
通過在Ga2O3表面濺射250 nm厚的ITO薄膜，并通過電子束蒸發在晶圓背面添加金電極，對器件進行測量，結果表明在反向偏壓下未觀察到發射。它的缺失表明，器件操作需要同時注入電子和空穴。
Guo說，鉭、鉺和銪離子的組合是制造白色LED的最佳摻雜劑，分別在460 nm、530 nm和610 nm左右產生尖銳的發射峰。這就產生了明亮、均勻的粉色光，可隨著驅動電流逐漸變色。
根據該團隊的說法，通過微調鉭、鉺和銪的摻雜濃度，可以利用現有的稀土離子組合實現白光。
共摻雜Ga2O3 LED的優點之一是其發射波長不隨環境溫度變化。
郭和他的同事仍在研究LED的效率和壽命。不過，這兩項都不是下一個議程。相反，現在的工作將集中在低溫光致發光測量，以揭示共摻雜氧化鎵薄膜的能量轉移機制。
本文轉載自《化合物半導體聯盟》，作者化合物半導體雜志