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利用石墨烯作為生長緩沖層來實現高亮 LED 的新策略

kus1_iawbs2016 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-11-21 16:37 ? 次閱讀

二維晶體材料如石墨烯、氮化硼等由于其獨特的結構、物理特性和光電性能而被廣泛研究,近年來 二維 材料獨特的范德華外延也為氮化物外延生長開啟了新的大門 。范德華外延將晶體襯底與材料間的并入式生長模式,轉換為范德華低勢壘誘導生長模式, 因此允許外延層與襯底之間存在很大的晶格失配 ,可以用來生長高質量氮化物薄膜 。 同時層間范德華作用能夠通過滑移等途徑實現柔性剝離,將為設計構造新型半導體照明產品提供更廣闊的空間。

最近,中國科學院半導體研究所半導體照明研發(fā)中心與北京大學納米化學研究中心劉忠范院士課題組合作,在石墨烯上外延氮化物取得了系列進展,提出直接利用石墨烯作為生長緩沖層來實現高亮 LED 的新策略。北大利用 CVD 方法,在藍寶石上直接生長大面積石墨烯,避免了石墨烯轉移過程中的污染、破損問題。半導體所在石墨烯 / 藍寶石上生長的 GaN 薄膜具有低應力( 0.16 GPa )和位錯密度( ~10 8 ×cm ?2 ),得到的藍光 LED 光輸出功率較傳統(tǒng)工藝提升 19.1% 。同時石墨烯緩沖層省略了低溫緩沖層生長工藝,節(jié)省 MOCVD 生長時間,有望進一步降低成本。相關研究成果發(fā)表于 Advanced Materials ( Adv. Mater. 2018,30,1801608 )。

同時研究團隊也詳細研究了石墨烯上氮化物生長機理,發(fā)現石墨烯可以改變成核密度,大幅度提高 AlN 成核島的生長速度,從而降低融合邊界的位錯密度。 DFT 計算和實驗結果也驗證了石墨烯可以顯著 改善外延層中的應力,為后續(xù)柔性 LED 器件實現奠定了基礎。相關研究成果在線發(fā)表于 Journal of the American Chemical Society ( JACS , doi/10.1021/jacs.8b03871 )。

圖 1 ( a )石墨烯插入層對 AlN 成核的影響;( b )石墨烯 / 藍寶石及裸露藍寶石區(qū)域 AlN 成核密度統(tǒng)計;( c , d ) AlN/ 石墨烯 / 藍寶石及 AlN/ 藍寶石平面樣的選區(qū)電子衍射;( e ) AlN/ 石墨烯 / 藍寶石及 AlN/ 藍寶石中 AlN 的 E 2 (high) 峰的拉曼表征;( f ) AlN/ 石墨烯 / 藍寶石中石墨烯的 G 峰及 2D 峰的拉曼表征;( g , h ) AlN/ 石墨烯 / 藍寶石及 AlN/ 藍寶石中 AlN 的 E 2 (high) 峰的拉曼 Mapping

北大博士生陳召龍和亓月分別作為兩篇論文第一作者,半導體所博士生張翔和王蘊玉分別作為共同第一作者,劉忠范院士、李晉閩研究員、魏同波研究員和高鵬研究員作為兩篇論文共同通訊作者。 上述研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、北京市自然基金的支持。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:【成員風采】半導體所與北大合作提出新策略:石墨烯作生長緩沖層,實現高亮LED

文章出處:【微信號:iawbs2016,微信公眾號:寬禁帶半導體技術創(chuàng)新聯盟】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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