柔性半導體將是未來的趨勢

12月3日消息，西安電子科技大學微電子學院郝躍院士團隊揭示了可剝離襯底上氮化物的成核機制，創(chuàng)新性開發(fā)出柔性高亮度紫光發(fā)光二極管，相關研究成果在國際權威期刊《Advanced Optical Materials》上發(fā)表。

GaN基半導體LED照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、易維護等優(yōu)點，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一場照明革命。隨著可穿戴技術的發(fā)展，未來柔性半導體技術將逐步成為主流，柔性GaN 的制備成為當今國際高度關注的研究熱點。

由于大尺寸的氮化物襯底成本高昂，氮化物薄膜通常是基于藍寶石、硅等異質(zhì)材料襯底進行外延生長。而晶體襯底與氮化物之間存在嚴重的晶格失配，使得外延GaN 薄膜內(nèi)具有很大的應力，并產(chǎn)生眾多的穿透位錯，從而導致LED器件發(fā)光效率降低。因此，低應力、高質(zhì)量的GaN薄膜的制備對于LED性能的提升顯得尤為重要。

目前，激光剝離技術是制備柔性GaN的主要方法，但是激光能量密度分布不均勻使得氮化鎵薄膜突起破裂，很難得到大面積連續(xù)無損的氮化鎵薄膜，使得GaN的柔性器件發(fā)展受到嚴重阻礙。

該團隊研究并發(fā)現(xiàn)了氮化物在石墨烯上的選擇性成核機理，找到了AlN的最佳成核位點，成功制備出高質(zhì)量、無應力的GaN外延層。并通過優(yōu)化剝離工藝，實現(xiàn)了GaN外延層的低損傷、大面積剝離轉移?；谠撊嵝訥aN材料制備的紫光發(fā)光二極管在小電流下實現(xiàn)了超高光輸出功率。研究成果證明了剝離轉移可以實現(xiàn)GaN基柔性照明以及LED在未來實現(xiàn)高質(zhì)量垂直結構的可能性。