合成过程为更高效的激光，led铺平了道路

的研究人员北卡罗莱纳州立大学开发了一种工艺，利用现有的工业标准技术来制造iii -氮化物半导体材料，但结果是分层材料，将使led和激光器更高效。

iii -氮化物半导体材料是宽带隙半导体，在光学和光子应用中特别感兴趣，因为它们可以用于制造激光器和led，在可见带宽范围内产生光。当涉及到大规模制造时，iii -氮化物半导体材料使用一种称为金属有机化学气相沉积(MOCVD)的技术生产。

半导体器件需要两种材料，“p型”和“n型”。电子从n型物质移动到p型物质。这是通过创造一种具有“空穴”或电子可以进入的空间的p型材料而实现的。

对于制造led和激光器的人来说，一个挑战是在使用MOCVD制造的p型iii氮化物半导体材料中可以制造的孔洞数量有限。但是这个极限上升了。

“我们已经开发了一种工艺，在任何使用MOCVD制造的iii -氮化物半导体中，p型材料中产生最高浓度的孔洞，”该工作论文的合著者、北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程的杰出教授萨拉赫·贝代尔说。“这是一种高质量的材料，几乎没有缺陷，适合用于各种设备。”

实际上，这意味着更多输入到led的能量被转换成光。对于激光来说，这意味着通过降低金属接触电阻，更少的能量输入将被浪费为热量。

led包含三个主要层:电子起源的n型层;所谓的“活跃区”，由氮化铟镓和氮化镓的多个量子阱组成;还有p型层，也就是洞产生的地方。

为了生产用于led或激光二极管的半导体材料，研究人员使用了一种称为“半体生长”的生长技术来生产氮化铟镓模板。模板由数十层铟氮化镓和氮化镓制成。研究人员将这些模板用于n型区域，以减少随着量子阱的增长而出现的并发症。在半块状的氮化镓铟层之间插入氮化镓层，减少了由于半块状模板与氮化镓衬底之间的晶格不匹配而造成的缺陷，以及填充了在表面形成的凹坑。

在他们的新工作中，研究人员证明了半体生长方法可以用于led中的p型层，以增加孔的数量。从制造的角度来看，这种新方法具有成本效益，因为基于iii氮化物的LED器件可以通过MOCVD一次生长完成，而无需漫长的加工时间。

使用这种技术，研究人员能够在p型材料中实现5 × 1019 cm-3的孔密度。此前，使用MOCVD在p型iii氮化物材料中实现的最高空穴浓度大约低了一个数量级。

研究人员还将这些氮化铟镓模板作为LED结构的衬底，以解决长期存在的“绿色间隙”问题，即LED在发射光谱的绿色和黄色部分时输出会变差。

绿色间隙的主要原因之一是，当使用氮化镓衬底时，材料的发光部分量子阱之间存在较大的晶格不匹配。研究人员已经证明，用氮化镓铟模板取代氮化镓基板可以改善LED性能。

研究人员比较了同一量子阱在氮化镓衬底上生长时的LED发射光谱，在不同氮化镓铟模板上生长时的LED发射光谱为绿色或黄色。由于氮化铟镓模板的应用，实现了100 nm的发射波长偏移。

这篇关于提高效率的论文“p型InxGa1-xN半体模板(0.02 < x < 0.16)，室温孔浓度为1019 cm-3，器件质量表面形貌”发表在《应用物理快报》杂志上。这篇论文的前两位作者是Evyn Routh和Mostafa Abdelhamid，他们都是北卡罗来纳州立大学的博士生。该论文由北卡罗来纳州立大学博士后研究员彼得·科尔特(Peter Colter)共同撰写;国家科学基金会和北卡罗莱纳州的Nadia El-Masry。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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