东北大学与罗姆将ZnO类紫外LED功率提高至100μW，“明确了追赶GaN类产品的前进道路”

2010-07-08 17:41:15 来源： 浏览次数：0

日本东北大学与罗姆将ZnO（氧化锌）类紫外LED的发光强度提高到了100μW，为原来产品的1万倍。这一发光强度是InGaN与GaN类紫外LED的约1/10，“明确了追赶GaN类产品的前进道路”（东北大学原子分子材料科学高等研究机构教授川崎雅司）。制造LED元件时采用了MBE（分子束外延）法，并开发出了不使用自由基化气体的掺杂（Doping）法。这样，“有望采用量产性更高的MOCVD（有机金属气相沉积）法”（川崎）。目标用途是用于液晶显示器的背照灯及照明灯的白色LED。这是由东北大学的川崎、东北大学金属材料研究所、东北大学多元物质科学研究所及罗姆共同取得的研究成果。

研究小组制造的LED元件，拥有p型MgZnO与n型ZnO的层叠构造，在导电性ZnO底板上形成的。发光中心波长为380nm。用该LED元件激发绿色荧光体时，可获得以520nm波长为中心的绿色光。尽管目前发光效率还不到1％，但“估计只要将p型MgZnO中1016cm-3左右的空穴浓度提高至1018cm-3左右，便可使发光效率提高一位数”（东北大学的川崎）。

该研究小组2004年曾采用脉冲激光沉积（PLD）法，开发出了由p型ZnO与n型ZnO的层叠构造构成的LED。这种LED元件的发光强度比此次的元件还低4位数左右，发光中心波长为440nm，属于蓝色区域。此次采用能带隙（禁止带宽）更大的p型MgZnO代替了p型ZnO。由此，“可防止电子从n型ZnO流入p型MgZnO，从而使载流子在n型ZnO层内重新结合而发光。这样，便可获得支持ZnO禁止带宽的紫外光源”（东北大学的川崎）。

据介绍，此次采用MBE法形成LED元件时，主要通过两方面的改进，大幅提高了LED的发光强度。第1点是提高了MgZnO层与ZnO层的界面品质，第2点是为了在MgZnO层中掺杂氮气（N）而采用了氨气（NH3），从而提高了对发光起到有益作用的空穴浓度。关于后者，与为了在MgZnO层中掺杂N而采用一氧化氮（NO）基的方法相比，发光强度提高了两位数左右。据介绍，即使不采用自由基化气体，也可生长出高品质结晶，因此今后有望采用更适于量产的MOCVD法。

研究小组表示，采用紫外LED的白色LED，与搭配使用蓝色LED与黄色荧光体的InGaN及GaN类白色LED相比，有望提高演色性及色再现性。另外，该小组还称，制造GaN类LED时很难采购到高品质的低价单晶底板，但ZnO类LED可轻松合成单晶底板。因此，有望以较低的成本量产采用单晶底板的LED元件，这种底板可使发光层与网栅轻松匹配。

此次的研究成果已刊登在美国学术杂志《Applied Physics Letters》的网络版上。

信息来源：技术在线  编辑：安泰科  苟丽丽