דליל p-type III-ניטריד שכבות כדי לשפר תופעות של משטח plasmons

- Sep 26, 2017-

האוניברסיטה הלאומית של טייוואן השתמשה פעם מגנזיום זרם מראש במהלך epitaxy כדי לשפר את החור ריכוזים בשכבות אלומיניום גאליום ניטריד (AlGaN) חסימה אלקטרונים ב אינדיום גליום ניטריד (InGaN) דיודות פולטות אור (נוריות) [צ'יה-יינג סו ואח ', אופטיקה אקספרס, vol25, p21526. 2017]. זה מדלל שכבות גן מסוג p וההגדרה ובכך שיפרה את ההשפעה של משטח פלזמון (SP) מבנים על ביצועים LED. בפרט, הוא טען פס אפנון רשומות גבוהה 625.6 מגה הרץ עבור מטוס ה-c InGaN נוריות. רוחב פס אפנון גבוהה היא הרצויה עבור יישום תקשורת האור.

Plasmons פני השטח הם תנודות צפיפות אלקטרונים מאותרים. צימוד SP כדי InGaN קוונטית וולס (QWs) יכול לשפר נצילות קוונטית פנימי, תוך כדי צמצום תופעות נבילה, הגדלת רוחב הפס. צימוד באופן טבעי מוגברת כפי SPs ים QW נכנס בקרבה. זו מושגת על-ידי הפחתת עובי השכבות מסוג p להתערב מ 150nm אופייני ל 38-78nm טווח. בדרך כלל השכבה p-גן צריך להיות עובי מסוים כדי להבטיח הפצת הנוכחי נאותה. שכבות p-גן דק יותר נוטים להגדיל מדליק מתח והתנגדות דיפרנציאלית.

הזרם קדם מ ג גם מפחית את המחסום כדי הזרקה לתוך האזור הפעיל QW. החוקרים תגובה: "במצב הזה, למרות ירידה של השכבה p-גן אולי יש לו את ההשפעות של הגדלת מדליק מתח והתנגדות דיפרנציאלית, שיפור משמעותי של יעילות הזרקת החור יכול לפצות את הביצועים השפלה עקב הירידה של עובי p-גן".

blob.png 

איור 1: מבנה Epitaxial של LED.

חומר epitaxial עבור הנוריות בא בתצהיר אדים כימיים מתכת-אורגנית (MOCVD) על מטוס ה-c ספיר (איור 1). הצמיחה של 18nm p-AlGaN EBL קדמו bis (cyclopentadienyl) מגנזיום (Cp2מ ג) זרימה קדם צעד 220 סטנדרטי סמ ק בדקה (sccm).

הזרם קדם הוצאה לפועל את מבשרי Ga ואל חופש, אבל עם התרכובת הכימית (NH3) חנקן מבשר על. במהלך הזרימה מראש המלון3מפורקת, יצירת מימן זה חרוט בחזרה העליון גן המכשול על ידי על 5nm, הפחתת עובי הסופי כדי 20nm.

טבלה 1: מבנים והביצועים של דגימות LED.

blob.png 

לצמיחה p-גן הזרימה של Cp2מ ג גדל ל 280sccm. 10nm p+Cap - גן בשימוש של Cp 800sccm2זרימה Mg. הטמפרטורה סובסטרט במהלך הרבדים זרימה קדם ו- p-type היתה 970 ° C.

Reference (R) נוריות זוייפו עם השולחן עגול 10μm-radius. משטח מגע פיסי לא לשים על איזה חוף קטן, אך מעדיף נתמך בשכבה צורן דו-חמצני עם קיבול טפיליות ממוזער. P-הקשר – 20nm/100nm ניקל/גולד – מכוסה כ- 80% של ההר, 20% הנותרים מכוסה 5nm/5nm ניקל/זהב להפצת הנוכחי.

נוריות במבנים פלזמון השטח משמש epitaxy קרן מולקולרית 250 מעלות צלזיוס (בין) להפקיד 10nm גליום-מסטול תחמוצת אבץ (GZO) כשכבה השמת הנוכחי. המבנה SP כללה כסף (Ag) חלקיקים (NPs) ושכבה נוספת השמת הנוכחי של 5nm/5nm טיטניום/גולד. P-איש הקשר כללה 20nm/100nm ניקל/גולד.

GZO הכחול-משמרות אורך הגל של כסף nanoparticle SP תהודה לכיוון של פליטת כחול של הנוריות-~ 465nm (איור 2). סילבר חלקיקים נוצרו על-ידי הפקדת שכבה 2nm כסף ולאחר מכן חישול ב 250 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות באווירה חנקן.

blob.png 

איור 2: שידור ספקטרום של דגימות A-SP, B-SP, ו- C-SP. אנכי מקווקו וקו מציין אורך גל פליטה QW סביב 465nm.

החוקרים תגובה: "הוא ציין כי הפסגה תהודה SP בשנת העבודה הנוכחית, ובכן לא עולים בקנה אחד עם הגל פליטה QW, כמו באיור [2]. התאמה זהיר של Ag NP גודל יכול כחול-shift הפסגה תהודה SP להגדלת נוספת של SP צימוד חוזק אורך הגל פליטה QW המיועד (465 nm). במצב זה, רוחב הפס אפנון יכול להיות גדל עוד יותר."

N-אנשי הקשר של הנוריות כללה 20nm/100nm טיטניום/גולד.

הגידול 970° C של השכבות מסוג p גם annealed קוונטית בודדת המשמשת כבסיס את InGaN, ארגון מחדש של המבנים אינדיום-עשיר אשכול זה יכול להוביל גבוה מהצפוי נצילות קוונטית פנימית (IQE) דרך המוביל לוקליזציה. עם זאת, חישול מדי יכול לבזות את מבנה גבישי בבאר קוונטית, הפחתת IQE.

IQE של המכשירים השונים הוערך על-ידי השוואת את פוטולומיניסנציה בטמפרטורת החדר (PL) זה ב 10K (ההנחה תהיה 100% IQE). קצר יותר anneal פעמים נמצאו את התוצאה גבוהה יותר IQEs (טבלה 1). הנוכחות של Ag NPs נתן שיפור משמעותי SP, במיוחד עם המרחק מופחתת QW. הדעיכה של זמן לפתור PL היה גם מהר יותר עם מבנים SP.

IQE משופר של SP-הנוריות כתוצאה electroluminescence בהיר יותר. נבילה-דיבל יעילות (WPE) מהערך שיא היה גם פחות חמורה המכשירים SP. החוקרים תגובה: "הוא ציין כי צפיפות הזרם מוזרק עבור היעילות המרבית הדגימות שנבחנה (1kA/ס מ2) בדרך כלל גבוהה יותר מאשר בדרך כלל דיווחו בספרות. זה כל כך בגלל הגודל מסה של הדגימות בשימוש הוא קטן ב 10μm ברדיוס. גודל ההתקן קטן שמוביל אפקט חלש יותר ומפחית ומכאן ההתנהגות נבילה הנגרמת על ידי חימום."

הזמן קצר יותר של דעיכה PL משתקפת רוחבי פס אפנון גבוה יותר, עם הערך הגבוה ביותר גבוה יותר 600 מגה-הרץ: "מדגם C-SP, נוכל להגיע הפס אפנון מגה הרץ, 625.6, אשר הוא האמין להיות הגבוה ביותר אי פעם דיווחו על מטוס c מבוססת-גן פולט-משטח LED (~ 100 MHz גבוה יותר מאשר שלנו השיא הקודם של 528.8 MHz)." השיפור מעל הדגימות הפניה קרובה השורש הריבועי של קצב הדעיכה משופרת ללימודי PL.


זוג:השפעה אנטי-בקטריאלית של חלקיקי הכסף, Pseudomonas aeruginosa הבא:ננו-חלקיק כסף יכול להיות מיוצר באופן חסכוני