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