漏電流是影響InGaN LED性能的重要指標,關系到載流子的有效利用和能耗以及器件穩定性等。雖然LED有源層一般生長在超過2μm厚的GaN基板上,但是由于GaN中缺陷密度較高,特別是螺位錯已經被確定是漏電通道,因此載流子向襯底界面的泄露情況比較嚴重,是造成漏電流的一個關鍵因素。AlGaN由于具有更寬的帶隙以及更小的電子親和勢,與GaN形成跨騎型能帶結構,因此理論上能對電子和空穴形成勢壘,阻擋載流子的遷移。
近日,“2023碳化硅關鍵裝備、工藝及其他新型半導體技術發展論壇”在長沙召開。論壇在第三代半導體產業技術創新戰略聯盟的指導下,由極智半導體產業網與中國電子科技集團第四十八研究所等單位聯合組織。論壇圍繞“碳化硅襯底、外延及器件相關裝備產業創新發展”、“關鍵零部件及制造工藝創新突破”、“產業鏈上下游協同創新”、“氮化鎵與氧化鎵等其他新型半導體”,邀請產業鏈上下游的企業及高校科研院所代表深入研討,攜手促進國內碳化硅及其他半導體產業的發展。
期間,在“氮化鎵、氧化鎵及其他新型半導體”分論壇上,湖南大學半導體學院(集成電路學院)助理教授李陽鋒分享了“原位AlGaN插入層降低InGaN LED漏電流”主題報告。
報告介紹了,通過在n-GaN和u-GaN之間原位生長一層80nm Al0.25Ga0.75N插入層,改進了InGaN LED外延結構,其在-8V的平均漏電流相比于沒有插入層的結構降低了37%。另一批實驗中更是降低了66%,而其它電學特性基本持平。通過AFM觀察這兩種結構的表面發現,有AlGaN層覆蓋的表面,位錯露頭更少,表面粗糙度更低。
并進一步通過TEM觀察發現,AlGaN插入層能有效阻擋位錯的傳播,促進位錯的彎曲和湮滅。由于位錯(特別是螺位錯)被證明是漏電通道,而AlGaN插入層有效阻擋了位錯向上傳播,因此從結構上有效降低了InGaN LED漏電流。
報告中提出了一種簡單可行且有效的降低InGaN LED漏電流的方法,其對大功率LED和micro-LED的研究均應該具有一定推動作用。
嘉賓簡介:李陽鋒于2012年畢業于武漢大學物理科學與技術學院材料物理專業,同年保送至中國科學院物理研究所清潔能源實驗室碩博連讀。2017年博士畢業之后進入廈門三安光電工作,任外延部二級高工,負責綠光顯屏外延。2018年赴香港科技大學電子與計算機工程學系從事博士后研究工作,負責micro-LED顯示MOCVD外延。2019年底,回到中科院物理所繼續從事博士后研究工作。2022年6月,入職湖南大學半導體學院(集成電路學院),任助理教授。