UVLEDTEK 연구 개발 팀 "자외선 발광심 진전" 국제 반도체 권위지에 잇따라 보도되다
기술 리더십, 우수한 제품!
단편 집적 광전 배율 변환기의 반도체 심자외선 발광 다이오드 칩
Monolithic integration of deep ultraviolet LED with a multiplicative photoelectric converter
진 장 청, 다이강남 연구개발팀은 처음으로 p-i-n 심자색 외부에 단일 프로브 패브릭 통합 LED 칩 중, 캐리어 순환 주입 실현, 광 배율 증폭 기능, 획득 21. 6%이 국제 최고 전광 변환 효율치.
오랫동안, 반도체 심자외선 LED 기술은 널리 알려지고 있지만, 그러나 광전 전환 효율은 시종 돌파할 수 없다 10%, 상업화 응용의 초급 단계에서 배회하면 앞으로 나아가기 어렵다, 에너지 절약, 환경 보호, 휴대성, 수명이 길다, 의료용 광요법에 광범위하게 응용할 수 있다, 살균소독, 공기 정화, 비밀 통신, 가스 검사의 시장 잠재력은 방출할 수 없다.
이에 대해, 일본 이화학 연구소 H. Hirayama 연구팀, 독일 베를린공업대학 C. Kuhn 연구진은 일찍이 계속해서 전자 차단층으로 전자의 누출을 억제할 것을 제기한 적이 있다, 터널 연결을 사용하여 대체 P 형 알루미늄 갈륨 질소층 공혈 주입 효율 향상 등 다양한 방식, 모두 획기적인 진전을 이루지 못했다.
진 장 청, 다이강남 팀의 이번 연구 개발 성과는 이 국제 난제를 해결했다.
단일 통합 기술, 두 개 이상의 장치 또는 기능 구조를 단일 칩에 통합, 상호 작용을 통해 디바이스 성능 향상. 본질적, 이러한 시스템 수준의 혁신은 새로운 부품 환경을 구축할 수 있다, 실현 "슬라이스 시스템" . 진 장 청, 다이강남 과학연구팀은 단편집성기술을 도입하는 새로운 사고방식을 제기하였다, 곧 p-i-n 질화갈륨 탐지 구조는 제자리에서 깊은 자외선에서 자란다 LED 외연 구조상 (MPC-DUV LED: Monolithic integration of deep ultraviolet LED) , 캐리어 순환 주입 구현, 광 배율 증폭 기능의 칩 부품.
진 장 청, 다이강남 팀은 장시간의 조사 연구와 탐색을 통해, 혁신적으로 p-i-n 의 탐측 구조는 심자외선에 응용된다 LED 칩 중, 양자 함정을 소스에서 발사할 수 있는 280 nm 이하의 짙은 자외선 흡수, 새 전자 구멍 쌍으로 변환. 게다가 고전압의 작용하에, 생성된 전자 구멍 쌍 분리, 공혈 캐리어 는 전장 작용 하 에 양자 함정 방향 으로 표류 한다, 양자 함정에 재주입합니다.
연구 결과, 소전류 아래, 전통 DUV LED 칩은 전류 구동의 작업 모드이다, 광원 출력이 선형적으로 증가하다. 이와 달리, MPC-DUV LED 칩은 전압 구동의 작업 모드이다, 그 출광 전력은 기하급수적으로 증가한다.
연구는 소전류 아래를 한층 더 밝혀냈다 MPC-DUV LED 칩이 초고변환 효율의 기리를 얻다. 통과 APSYS 에뮬레이션 컴퓨팅, i-GaN 층 속의 전장은 도달할 수 있다 5×106 V/cm, 질화갈륨 재료 중 가이거 모드를 초과하는 임계값 전장 (2. 4~2. 8×106 V/cm) , 따라서 소진층에서 충돌 이온화가 발생할 확률이 매우 크다, 수십 배 내지 수백 배 의 높은 이득 을 얻다, 따라서 빈 공간 캐리어 개수 레벨 향상.
전체 광전 순환 과정 중 양자 함정 에서 전자 와 공혈 이 복합 발광 을 일으킨다, 일부 짙은 자색 외광자가 부품의 아래쪽에서 도망쳐 나갔다, 다른 부분의 광자가 MPC 구조에서 흡수, 고에너지의 심자외선자는 질화갈륨 재료를 자극하여 상응하는 전자공혈쌍을 생성한다, 그리고 전압을 더한 상태에서 분리됩니다, 공혈 은 고갈 구역 의 강한 전장 의 작용 하 에 충돌 전리 가 발생한다, 여러 번 배증한 후 다시 양자 함정에 주입하다, 양자 함정 중 에 있는 전자 와 새로운 복사 복합 이 일어나다, 이렇게 순환, 결국 캐리어 주입 효율을 대폭 향상시켰다.
진 장 청, 다이강남 팀 2008 년 화중과학기술대학 무한광전국가연구센터 가입 (원 무한광전국가실험실 (계획) ) 결성 이래, 반도체 심자외선 발광 칩 부품 분야의 탐색 연구에 전념해 왔다.
근년, 현재 AlGaN (AlN) 핵심 재료 외연 성장 (그 중 제조된 고품질 AlGaN 외연 핵심 재료, 힘을 보태고 있어요 2018 년 09 월 07 일 중국 해양 1호 C 위성이 성공적으로 발사되는 방면에서 중요한 역할을 발휘하였다) ( Crystengcomm, 21, 4072-4078, 2019; Applied Physics Letters, 114, 042101, 2019) , 칩 설계 (ACS Photonics, 6, 2387-2391, 2019; IEEE Electron Device Letter, 2948952, 2019; Optics Express, 27, A1601-A1604, 2019) , 부품 제조 (ACS Applied Material Interfaces, 11, 19623-19630, 2019; IEEE Transaction on Electron Devices, 65, 2498-2503, 2018) 새로운 구조와 새로운 기리 탐색 (Nano Energy, 104181, 2019; Optics Letter, 44, 1944-1947, 2019) 등 방면에서 일련의 과학 연구를 전개하였다.
이미 중국과학원을 발표하였다 JCR 논문 한 구 10 편, 국가급 프로젝트를 비준받다 12 항목 (그 중 국가 중점 기초 연구 발전 계획 973 프로젝트 과제 (함자 과제) 2 항목 (N0. 2010CB923204, 2012CB619302) , 국가 자연 과학 기금 연구 중대 전문 과제 1 항목 (N0. 10990103) , 국가 중점 계획 연구 개발 과제 (함자 과제) 3 항목 (No. 2018YFB0406602, 2016YFB0400901, 2016YFB0400804) , 액면 펀드 프로젝트 4 항목 (No. 61774065, 60976042, 61675079, 61974174) , 청년기금 프로젝트 2 항목 (No. 51002058, 61704062) .
논문 링크:
https: //pubs. acs. org/doi/abs/10. 1021/acsphotonics. 9b00882
https: //www. sciencedirect. com/science/article/pii/S2211285519308882? via%3Dihub
칼럼 기사 링크:
http: //www. semiconductor-today. com/news_items/2019/oct/kaust-301019. shtml
https: //compoundsemiconductor. net/article/109321/Integration_Boosts_Deep_UV_LED_Efficiency
