10、紫外LED的MOCVD生长与效率提升

紫外LED的MOCVD生长与效率提升

1. 材料特性与初步改进

在紫外LED（UV - LED）的研究中，材料特性的优化至关重要。通过原子力显微镜（AFM）图像可知，n - AlGaN模板的表面粗糙度可降低两倍以上。采用δ掺杂的p - GaN和n - AlGaN层，在400 mA电流下，UV - LED的光输出功率可提高1.6倍。

1.1 面控制技术（Facet control technique）

高发光性AlGaN的制造一直颇具挑战，因为所有类型的位错都会成为非辐射源。为减少GaN中的各类穿线位错，曾开发出外延横向过生长（ELO）技术，该技术虽能实现低缺陷密度生长，但存在一些问题。由于AlN在掩模表面的强附着力，多晶AlGaN会沉积在掩模上，阻碍含AlN合金的外延横向过生长，且生长过程中引入的拉伸应力会导致AlGaN表面产生裂纹。

面控制（FC）技术可有效减少AlGaN薄膜的位错，其生长过程如下：
1. 在覆盖有低温（LT） - GaN缓冲层的蓝宝石（0001）衬底上，通过有机金属气相外延生长样品。先在500°C下沉积约20 nm厚的LT - GaN缓冲层，再在1100°C下生长3 µm厚的GaN。
2. 在GaN表面沿（1 - 100）轴形成周期性SiO₂条纹掩模，宽度和间距均为3 µm。然后在窗口处选择性生长面控制的GaN籽晶，其横截面呈三角形，具有（11 - 22）面。生长过程中，保持（11 - 22）面的GaN籽晶中的位错会水平弯曲，只有少数位错垂直传播。
3. 在通过FC技术生长的GaN籽晶上生长整个AlGaN层，实现低位错密度的AlGaN生长。同时，LT - AlN中间层可缓解AlGaN层中的拉伸应力，避免在过