功能强大而简单的紫外LED

在活跃区添加少许铟并优化金属触点可使UV LED性能大增

据悉，GERMAN COLLABORATION使用数量相对较少的工艺，已经生产出具有最先进效率的355 nm AlGaN基LED。德国弗朗霍夫协会应用固体物理研究所的Thorsten Passow对此说道 “据我们所知，我们的器件具有比迄今公布的AlGaN基LED最佳值略高的EQE”。

这些高性能的UV LED在100 mA驱动电流时可以产生22.7mW，将有助于为多种应用开发固态源，包括光学检测、荧光光谱、UV固化、水净化和表面消毒。该研究小组成员来自乌尔姆大学和应用固态物理IAF的弗朗霍夫协会，他们已经制作出了自制的LED，它用一种专有原位氮化硅（SiNx）技术制备了2英寸Al0.2Ga0.8N/蓝宝石模板。

MOCVD生长形成了三种不同类型的LED磊晶结构（epistructure）。第一种结构700nm厚，硅掺杂的Al0.15Ga0.85N的n型接点；一个夹在两个Al0.15Ga0.85N电障层（barrier）之间的厚度3 nm的GaN量子阱；一个镁掺杂的20nm厚的Al0.3Ga0.7N电子阻挡层；加上一个50nm厚的Al0.15Ga0.85N层和一个20 nm厚的GaN盖层，两者都掺杂了镁。

第二个变种在阱中和电障层里面包含了少量的铟。根据二次离子质谱检测，这不到百分之一。第三个设计共享第二个变种的活跃区，但这种结构在两个方面有所不同。其GaN盖层只有10 nm厚；优化了生长在量子阱上的层堆栈厚度，从而使这个沟道被定位在反节点，以提高芯片的发光量。

图: 朗霍夫应用固态物理IAF和乌尔姆大学的工程师构建的365 nm LED可在100 mA驱动电流条件下提供超过20 mW输出功率

所有这三种类型磊晶都被分别加工成两边为240μm的方形LED，具有采用Ni/Ag/Ni和V/Al/V/Au的p型接点和n型接点。器件然后被倒装到AlN子基板（sub-mount）上。“我们并没有采取任何进一步的措施来提高提取效率，如表面粗化或背面纹理”Passow说。

在40 mA驱动条件下，在外部量子效率（EQE）为1.4%时，标准LED可产生2 mW的输出功率。在相同的驱动电流下，修改活跃区的第二个结构在EQE为5.8%时产生了5.4 mW输出。研究人员声称，这表现在量子阱有源区quantum-well active region非辐射缺陷的有效筛查结果的加息。

第三类器件具有较薄的盖层，是所有器件中最亮和最有效的。它在40mA条件下产生了9.8 mW输出功率，在100 mA条件下增至22.7 mW，而且驱动电流较低，其EQE为7%。研究人员认为，这种优越的性能降低了盖层吸收损耗。

最高效的LED有吸引力的特点之一是其工作电压低——仅为3.8 V，这只比发出的光子的能量高出0.3V。据该研究小组称，这个令人印象深刻的数字源于优化的接点层。LED性能的进一步改善应该是可能的，方法是采取表面粗糙化等措施，增加芯片的光提取效率。