В исследовании представлены высокоэффективные глубокие УФ-светодиоды на основе AlGaN

DUV-светодиоды на основе AlGaN привлекают большое внимание исследователей из-за их потенциального использования в стерилизации, очистки воды, фототерапии и высокоскоростной оптической связи, не зависящей от солнечного света. Ученые изучают способы повышения эффективности преобразования электрической энергии в оптическую.

Глубокие ультрафиолетовые светодиоды из AlGaN эффективно передают электрическую энергию в оптическую энергию благодаря ступенчатому росту одного из его нижних слоев. Этот вывод, опубликованный в журнале Applied Physics Letters, может привести к разработке еще более эффективных светодиодов.

Казунобу Кодзима из Университета Тохоку в Японии и его коллеги использовали различные специализированные микроскопические методы, чтобы понять, как структура светодиодов на основе AlGaN влияет на их эффективность.

(Казунобу Кодзима / Университет Тохоку)

Они изготовили светодиод на основе AlGaN, вырастив слой нитрида алюминия поверх сапфировой подложки с очень небольшим углом наклона в один градус. Затем они вырастили облицовочный слой AlGaN с примесями кремния поверх слоя нитрида алюминия. Три AlGaN «квантовые ямы» были затем выращены на вершине этого. Квантовые ямы представляют собой очень тонкие слои, которые ограничивают субатомные частицы, называемые электронами и дырками, в пределах измерения, перпендикулярного поверхности слоев, не ограничивая их движение в других измерениях. Верхняя квантовая яма была окончательно покрыта электронно-блокирующим слоем из нитрида алюминия и AlGaN с примесями магния.

Микроскопические исследования показали, что между нижними слоями нитрида алюминия и AlGaN образуются террасные ступени. Эти шаги влияют на форму слоев квантовой ямы над ними. Образуются полосы, богатые галлием, которые соединяют нижние ступени с небольшими искажениями, которые они вызывают в верхних слоях квантовых ям. Эти полосы представляют микропутания электрического тока в оболочечном слое AlGaN. Эти микропути вместе с сильной локализацией движения электронов и дырок в слоях с квантовыми ямами, по-видимому, увеличивают эффективность светодиодов в преобразовании электрической энергии в оптическую энергию, утверждают исследователи. После открытия исследовательская группа планирует производить более эффективные глубинные ультрафиолетовые светодиоды на основе AlGaN.