四元阻挡层减少紫外光发光二极管之电流骤降

四元阻挡层减少紫外光发光二极管之电流骤降

      InAlGaN阻挡层以高电流密度增强紫外光LED输出

      藉由更换紫外光 LED的阻挡层从氮化铝镓 (AlGaN) 成为铟铝氮镓( InAlGaN)，一个台湾团队成功地在高驱动电流的组件效率下减低骤降效果。

      工程师们在使用氮化铝镓阻挡层去制作出一般 1mm × 1mm，波长380 奈米的发光二极管并且只有改变阻挡层组成的一个变因，更换成铟铝氮镓( InAlGaN)之后得出这个结论。习用的设计当电流从350 mA加高到1000 mA 时遭受了34％ 效率下降，相较之下使用四元阻挡层的此一变量仅为 13％。

      来自于国立交通大学、国立中兴大学和先进光电科技 (AOT) 的研究人员所开发的优越阻挡层能有助于提高紫外光LED的效率到成为有吸引力之空调候选人的程度。 LED 磊晶结构在太阳日酸SR - 4000 MOCVD的反应器中被沉积在蓝宝石 (sapphire) 基板上。这些结构的特点是ten-period多量子阱，对于这组件等级而言是一个典型的活化区域，根据主导者国立交通大学Po-Min Tu 表示：“ 在低铟组成 [需要制作紫外光 LED] 下，由于效率遽降，需要更多的量子阱以获得较好的复合率。“

      该控制样本的活化区域由 2.6 nm厚的In0.025Ga0.975N阱和 11.7 nm厚，硅掺杂 Al0.08Ga0.92N阻挡层所组成。在抗低垂 (droop combating) 结构中，In0.0085Al0.112Ga0.8803N取代了三元阻挡层。为了在两种结构中要决定明确的阱和阻挡层之组成，研究人员采用了组合Bede D1双晶X射线衍射测量和使用动态衍射理论的仿真。

      在将磊芯片处理成被封装在无环氧树脂 (epoxy free) 金属罐中的岛型 (mesa type) 芯片之后，研究人员用100 is脉冲以 1％ 的工作周期驱动组件以防止自发热 (self heating)。比起驱动电流分别控制在 350 mA和1000 mA时，高于具有四元阻挡层产生的光输出功率25％和55％。为了了解使用InAlGaN阻挡层LED的优越效能，研究人员使用Crosslight的APSYS软件去仿真两个组件结构。该小组获得了良好的拟合实验数据，他们假设具有四元阻挡层的结构对电子产生更深的阱及对电洞有较浅的阱 – 为了控制LED及其具有四元阻挡层的变因，研究小组分别利用band offset比值为 6：4和7 : 3。

      两种 LED结构的仿真显露出，具有四元阻挡层组件其性能优越的背后原因是，在量子阱中电子和电洞浓度增加 26% 和 35％，并且在整个活化区域有分布较广的载子。

      Tu 表示，在这些紫外光LED中低垂之主要原因在于不良的电洞分布。而且他认为，在低于 100 A/cm2的电流密度下，欧杰复合 - 一种涉及三载子的非辐射过程 – 并不是低垂的主要贡献者。

      团队接下来的目标就是，运用他们的四元阻挡层在约 365奈米波长的LED发光，适合于UV固化之应用。