发现提升绿光LED效率和亮度的方法

美国伊利诺大学香槟分校(University of Illinois at Urbana Champaign；UIUC)的研究人员藉由直接在硅基板上生长氮化镓(GaN)立方晶体的方式，发展出一种可为绿光LED提升亮度与效率的新方法。

一般来说，GaN会形成以下任两种晶体结构之一：六方形或立方体的晶格结构。六方晶格结构的GaN具有热力学稳定度，同时也是至今最传统的半导体形式。然而，它很容易产生所谓的偏振现象，使其内部电场隔离负电荷电子与正电荷电洞，从而防止其相互结合，不过这也反而降低了光的输出效率。

截至目前为止，研究人员能够制造立方体GaN的唯一方式是使用分子束外延法。不过，相较于研究人员广泛使用的金属有机气相沉积(MOCVD)法，分子束外延法是一种极其昂贵且晶体生长缓慢的方法。

伊利诺大学香槟分校电子与计算机工程系助理教授Can Bayram和他的研究生Richard Liu利用微影与等向蚀刻技术制造立方晶格结构的GaN，在Si (100)结构上打造出U型槽。这种非导电层基本上可作为将六方形材料塑造成立方体形式的边界。

六方形晶格变成立方体晶格结构的相位转换。图中的比例尺均为100nm。在U型Si(100)材料上生长立方体GaN的(a)横截面；与(b)SEM俯视图；以及在U型Si(100)材料上生长立方体GaN的(c)横截面；与(d)EBSD俯视图，以蓝色显示立方体GaN，并以红色显示六方形GaN

“我们的立方晶体GaN并没有分隔电荷载子(电洞与电子)的内部电场，”Richard Liu解释。“因此，他们可以重迭而且在发生重迭时，电子与电洞可快速结合而发光。”

根据研究人员介绍，新的立方晶体GaN的制造方法可能会导致LED从“下垂”中释放出来，随着更多的电流被注入，其发光效率也随之降低。

这项主题为“在纳米压印的Silicon (100)材料上最大化立方晶相氮化镓表面覆盖”(Maximizing Cubic Phase Gallium Nitride Surface Coverage on Nano-patterned Silicon (100))的研究已发表于《应用物理快报》(Applied Physics Letters)期刊中。

编译：Susan Hong

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