第三代半導(dǎo)體材料在紫外器件中具備其他半導(dǎo)體材料難以比擬的優(yōu)勢，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。隨著環(huán)保及公共安全等領(lǐng)域的需求升級，固態(tài)紫外技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景。近日，在第八屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）召開的“固態(tài)紫外材料與器件技術(shù)分論壇”上，美國Bolb Inc.董事長兼首席技術(shù)官張劍平博士受邀在線分享了“透明紫外C波段發(fā)光二極管的光提取效率和性能”的主題報(bào)告。

美國Bolb Inc.董事長兼首席技術(shù)官張劍平在線分享主題報(bào)告

他在報(bào)告中，介紹了Bolb 公司深紫外（265-275 nm）LED產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)水平。歸因于采取了透明外延結(jié)構(gòu)，該公司研發(fā)成功的269納米深紫外LED在350毫安下光功率輸出達(dá)到了213毫瓦，對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)8.8%。該公司量產(chǎn)型270納米深紫外LED一般在250毫安下光功率為100毫瓦左右，對應(yīng)的光電效率～7%。

此外，張劍平博士在報(bào)告中進(jìn)一步分享了一種基于載流子復(fù)合模型，即ABC模型，來提取LED取光效率和內(nèi)量子效率的新方法。運(yùn)用這個(gè)方法分析LED的功率-電流-結(jié)溫?cái)?shù)據(jù)，可以拆解LED的外量子效率，從而得到其內(nèi)量子效率和取光效率。運(yùn)用該方法，該公司的研發(fā)型深紫外LED的取光效率為16-17%，峰值內(nèi)量子效率在82%左右；生產(chǎn)型深紫外LED的取光效率一般在 11%-14%，峰值內(nèi)量子效率在70-80%。由此可見，目前制約深紫外LED光電轉(zhuǎn)換效率的主要因素是取光效率。我們拆解LED取光效率的新方法由此可以為各種深紫外LED的光電轉(zhuǎn)換效率提升技術(shù)提供重要的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

基于載流子復(fù)合，Bolb 公司推出了一個(gè)LED壽命的數(shù)學(xué)模型。LED壽命主要由兩大因素制約：初始缺陷密度和缺陷增值的復(fù)合利率。其中，初始缺陷密度由缺陷激活能和結(jié)溫共同決定，缺陷增值復(fù)合利率正比于電流密度的平方。該壽命模型完美擬合了3000，5000，和長達(dá)10000小時(shí)的深紫外LED的壽命測試數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測LED壽命表現(xiàn)。根據(jù)我們的測試和模擬，BOLB公司的深紫外LED在室溫250毫安驅(qū)動(dòng)下的L70壽命在1-10萬小時(shí)區(qū)間。

報(bào)告現(xiàn)場

嘉賓簡介：

張劍平，美國Bolb Inc.董事長兼首席技術(shù)官。張劍平博士于2014 年與Ling Zhou博士Ying Gao 和 Eun-hyun Park共同創(chuàng)立了 Bolb Inc.。此后一直擔(dān)任 Bolb Inc. 董事長兼首席技術(shù)官。張博士在 III 族氮化物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界積累了20多年的經(jīng)驗(yàn)，并在深紫外發(fā)光二極管領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性的工作。他于2003 年 獲得DARPA SUVOS 杰出表現(xiàn)獎(jiǎng)，并為 100 多篇同行評審的出版物和 100 多項(xiàng)美國和國際專利和申請做出了貢獻(xiàn)。