《AlGaN基量子結構材料及其大功率深紫外光源》是依託廈門大學，由康俊勇擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：AlGaN基量子結構材料及其大功率深紫外光源
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：康俊勇
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為突破AlGaN基深紫外高效發光的瓶頸，本項目擬圍繞AlGaN基量子結構材料中量子態、光子傳播、Mg雜質行為以及界面成鍵等幾方面深層次的關鍵科學問題，開展系統的研究：深入了解並掌握AlGaN基量子結構量子態調控規律，設計新型應變數子結構和低維光學腔結構，提高輻射複合效率；探明偏振發光機理，實現光子可調量子結構材料製備；掌握局域表面等離子激元的光傳播方向調控規律，實現光傳播方向轉換，提高深紫外光沿c軸方向出射比例；研究Mg雜質行為和激活特性，發展有效提高Mg雜質溶解度的新型摻雜技術，設計新型p型量子結構，改善空穴激活效率，提高器件的載流子注入效率；研究石墨烯、金屬電極與AlGaN表面的電子傳輸特性，降低大功率深紫外LED電壓降。在此基礎上，研製出大功率AlGaN基深紫外光源器件。
結題摘要
AlGaN基半導體紫外光源在醫療衛生、空氣和水的淨化等領域具有廣泛的套用前景。為突破AlGaN基深紫外高效發光的瓶頸，本項目圍繞AlGaN基量子結構材料中量子態、光子傳播、Mg雜質行為以及界面成鍵等幾方面深層次的關鍵科學問題，開展系統研究並取得如下成果：（1）在量子態調控方面，通過對高Al組分AlGaN量子結構材料反常帶間躍遷特性、應變場與極化場作用下量子能級躍遷及其量子態回響的系統研究，浬清了量子結構帶間躍遷特性反常現象主要原因，掌握了應變與極化場調控量子能級及其量子態的規律；在此基礎上，設計新型摻雜量子結構，實現極化與應變場調控，提高了量子能級間電子躍遷幾率。（2）在量子阱結構製備方面，採用MOVPE分層生長技術，調控晶體生長表面化學勢場，實現單個分子層量子阱的可控外延生長；通過紫外軟納米壓印技術，製備出大面積、高度有序的多量子阱結構納米柱和新型六邊形納米孔結構陣列，有效削弱了極化場，提高了量子阱電子空穴輻射複合效率以及出光效率。（3）在光場調控方面，深入探討了深紫外光子與局域表面等離激元耦合作用，通過在深紫外LED上製備Rh納米顆粒，成功將LED樣品的光抽取效率進一步提升為初始樣品的3.5倍。（4）在p型摻雜方面，提出了調製表面工程技術，在各種Al組分氮化物的Mg替Ga/Al位濃度均達到4-5×1019 cm-3；提出電化學除氫激活方法增強高Al組分p型AlGaN的導電性，在熱退火的基礎上，樣品表面電阻可降低近10倍，空穴濃度可進一步提高一個數量級；設計並外延了多維度p型Mg摻雜超晶格結構，獲得平均Al組分約為0.55的高效p型導電量子結構，空穴濃度高達3.5×1018 cm-3，室溫電阻率低至0.7 Ωcm。（5）在大功率深紫外光源器件製備方面，提出銅納米絲透明電極和分散式布拉格反射與小面積金屬接觸複合三維電極結構，提高電流傳導速率、分布均勻性；成功製備出高壓大功率深紫外LED，發光峰值波長約為278nm，在1000mA注入電流下，光功率可達145.7 mW。
