深UV MicroLED：缩放可提高效率

将深UV 微型LED的尺寸缩小到几十微米可提高其外部量子效率

加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的一个团队声称，他们对不同尺寸和发射波长的深UV 器件的性能进行了最全面的研究。

团队发言人Yfian Yao表示：“我们的工作有意思的是，我们看到MicroLED的外部量子效率至少和大型LED一样好，这是不常见的。”

这对于深UV LED来说是一个很有希望的发现，它有可能为汞灯提供一种更环保的替代品，用于灭活所有已知微生物和病毒病原体，包括SARS-CoV-2、MERS和SARS。

他表示，与之前在其他地方进行的深UV MicroLED研究相比，这项最新研究考虑了更广泛的波长范围、更广泛的尺寸，并报告了外部量子效率的最高值。

研究小组最初感到惊讶的是，他们观察到，在较高的电流密度下，较小器件的峰值外部量子效率高于较大器件。但当他们仔细考虑这一点时，他们得出结论，这是可以预料的。理由是，从材料的角度来看，AlGaN由于其较短的扩散长度，可能具有相当的缺陷容限；Yao的同事在加州大学旧金山分校制作的可见microLED的结果表明，它们具有有效的侧壁钝化技术；众所周知，缩小器件的尺寸会增加光从该芯片逃逸的可能性。

Yao和他的同事制作了一系列深UV microLED，方法是在蓝宝石模板上制备AlN，将其装入MOCVD反应器，并沉积异质结构，该异质结构具有四个1.5nm厚的量子阱、5nm厚掺杂镁的电子阻挡层和40nm厚的短周期超晶格。通过使用反应离子蚀刻来创建台面，制作了边长为300µm、80µm，40µm或20µm的方形microLED。这些器件配备有半反射p型接触和通过原子层沉积添加的50nm厚的SiO₂钝化层。

对以277 nm发射的microLED子集的测量表明，将台面宽度从20µm增加到300µm会导致正向电压从7.6 V增加到9.1 V。这归因于n-AlGaN层中的电流扩展得到改善——尽管由于电流泄漏增加也有小的影响。

通过调整量子阱中的AlGaN组成，对发射波长为291nm和304nm的深UV LED进行了进一步研究，遵循了更小器件在20 A cm^-2的驱动电流下提供更高的外部量子效率的趋势。

侧面为20µm的304 nm microLED在研究中产生了最高的峰值外部量子效率，在片测量期间达到4%。上图显示了UCSB生产的深UV LED的扫描电子显微镜图像，其尺寸为20µm乘20µm。

自报告这些结果以来，该团队在使用类似制造工艺生产的具有类似结构的裸芯片上实现了约5%的外部量子效率。Yao表示，达到5%是非常重要的，因为它与最好的商用深UV LED一样高。“但它们都是完全封装的，薄膜倒装芯片接合，透明封装在反射头上，我们目前缺乏这方面的专业知识。”

根据与UV LED供应商的对话，该团队预计全封装的引入将使其器件的输出功率大约翻一番。

除了报告其更好、更近期的裸晶圆结果外，该团队还计划在其深UV发射器中加入额外的结构，例如具有公共触点的microLED阵列。这将使器件能够将高外部量子效率与高绝对功率相结合。

参考文献

Y. Yao. et al. Appl. Phys. Express 15 064003 (2022)

声明：本篇文章属于原创，拒绝转载，如果需要转载，请联系我们，联系电话：0755-25988571。