能效更高！一种超薄电子阻挡层诞生，可灵活地调控界面发光

2021-09-29 14:23

发光二极管(LED)在照明和显示领域有着广泛的应用。考虑到界面损耗和载流子浓度匹配，同质结（homojunction）是最佳选择。

然而，对于一些难以获得同质结的半导体材料，能级匹配异质结构也是构建LED的一种选择。与GaN相比，ZnO的禁带宽度为3.37ev，与GaN相似。但其激子结合能高达60 meV，远高于室温热能(26mev)。因此，其激子可以在室温下稳定存在，有望实现室温激子型发光器件和低阈值激光器件。

在GaN/ZnO发光二极管中，可见界面发射是不可避免的。引入电子势垒是一种常用而有效的方法。在现有的研究中，适当的电子阻挡层，可以有效地阻挡界面发射，但如果可以通过调节界面发射来使用，将有效地提高LED的发光效率。

针对上述问题，团队在他们的操作中系统研究了HfO2电子势垒层对GaN/ZnO结构界面发射的调控。他们详细讨论了超薄HfO2层引入后器件结构的电场变化、能带变化和电子隧穿特性，从而勾勒出这些对器件电致发光特性的影响。

结果表明，当HfO2层厚度为5.03 nm时，器件的能带变陡，在ZnO与HfO2层的界面处产生较大的隧穿电流；界面发光波长从414 nm移动到394 nm，器件整体发光强度增加约2倍。

这个最新发表在《光电进展》（Opto-Electronic Advances）上的成果，提供了一种半导体异质结构界面发射控制的研究方法，以及一种获得高效的纯彩色异质结构发光二极管的制备方法。

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