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中科院科学家利用应变量子点让LED发白光

上传人:未知

上传时间: 2009-05-05

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  在科学院的组件中,量子阱的发光波长约为440 nm,量子点则发出545 nm或波长更长的光。额外的铟沉淀可以增加量子点的大小与密度,除了让原始量子点的发光峰值波长变长外,在495 nm处也会产生另一个峰。

  该研究团队在GaN/InGaN量子阱的底部加入一层InGaN,原本是用来收集载子,以提高发光强度。在研究过程中,他们尝试在LED晶圆底部沉积晶格部分松弛的InGaN厚膜,结果发现改变InGaN层的厚度,会影响GaN晶体中的应变(strain)分布,进而改变量子点的浓度。当底层厚度为160 、190及220 nm时,晶粒发光的颜色分别为绿光、黄绿光及白光。

  由电激发光光谱(Electroluminescent spectra)可以发现,第一颗LED的发光波长有两个,其它两颗则为三个。三颗LED底层的含铟比例都是4.4%,其中底层最薄的LED保留有最多的双轴应变(biaxial-strain),陈弘等人推算其InGaN层的晶格松弛比率约为9.6%,相形之下,底层最厚者的松弛比高达64.4%。

  研究人员利用穿透式电子显微镜(TEM)观察发现,InGaN底层最薄时,由于结构较完整,因此应变会降低含铟量子点的沉淀。这个方法的缺点在于当底层厚度增加时,激发光强度会降低。陈弘等人认为这是因为高度晶格松弛引起的错位(dislocations)变成非辐射复合(non-radiative recombination)的中心。

  陈弘承认这项技术若要商业化量产白光LED,必需先克服一致性(uniformity)与再现性(reproducibility)的问题。他指出,波长的再现性取决于nGaN底层的成份及厚度,因此对长晶温度十分敏感。

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