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近日, 日本大阪大學與立命館大學研究人員的研究證明,在半極性晶面上生長摻銪氮化鎵(Eu-doped GaN),可顯著提升紅光發(fā)射性能,這種方法能夠選擇性地促進高效銪發(fā)光中心的形成,使得紅光發(fā)射強度比傳統(tǒng)極性面生長的材料高出3.6倍以上。
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半極性摻銪氮化鎵高亮度紅光發(fā)光器件示意圖(圖片來源:大阪大學)
含銪(Eu)元素的氮化鎵材料被認為是理想的紅光LED光源。銪元素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常特殊,其發(fā)出的紅光不僅色彩極其純正,而且不容易偏色,即便器件長時間運行波長也很穩(wěn)定。
過往,科學家常在傳統(tǒng)的極性晶面上生長這種紅光材料。但這種方式易導致銪元素在內(nèi)部形成很多低效的發(fā)光點,導致最終紅光LED發(fā)光較暗。
對此,日本研究團隊更換思路,改變了晶體生長的角度,在傾斜半極性晶面上培育這種材料,實驗結(jié)果顯示,發(fā)光效率極低的無效結(jié)構(gòu)消失,而高效發(fā)光結(jié)構(gòu)的數(shù)量增多。
研究人員通過精密儀器分析發(fā)現(xiàn),這種新的生長方式能讓材料在生長過程中吸收更多的氧元素。
氧元素的加入起到了關鍵的“疏導”作用,促使銪元素排列成高效的發(fā)光結(jié)構(gòu)。此外,這種新材料不僅在弱光下表現(xiàn)優(yōu)秀,即便在加大電力的強光狀態(tài)下,依然能保持穩(wěn)定的高亮度,不會出現(xiàn)傳統(tǒng)LED常見的效率衰減問題。
該研究為制造高亮度的紅光LED指明了新道路。該研究的資深作者 Shuhei Ichikawa 教授表示,團隊研究證明,僅僅改變晶體的生長面,就能催生出極其高效的發(fā)光結(jié)構(gòu)。這是一條非常有潛力的技術路線,團隊將繼續(xù)優(yōu)化工藝,早日將超高分辨率、廣色域的全彩MicroLED顯示器推向?qū)嶋H應用。
LEDinside整理
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