AlGaN基深紫外發(fā)光二極管（DUV LED）憑借其工作電壓低、功耗低、無污染、體積小、易于集成、直流驅(qū)動等優(yōu)勢，不僅替代了傳統(tǒng)汞燈在聚合物固化、殺菌醫(yī)療、廢水處理等領域的應用，而且把健康、環(huán)保、節(jié)能的生活理念帶進了千家萬戶，并形成了龐大的DUV LED新興市場，如便攜式消毒電子產(chǎn)品市場、白色家電市場、母嬰用品市場等。

由于影響AlGaN基DUV LED應用潛力的關鍵性能指標有發(fā)光波長、光輸出功率和外量子效率（EQE）等，而DUV LED內(nèi)部的載流子輸運及復合機制又是決定器件性能的關鍵因素。因此，天津賽米卡爾科技有限公司技術團隊提出了調(diào)控DUV LED中最后一個量子壘（LQB）與電子阻擋層（p-EBL）界面極化場的設計方案來改善DUV LED內(nèi)部的載流子輸運情況。

該技術團隊根據(jù)仿真設計方案制備了具有低Al組分量子壘結(jié)構(gòu)的器件A和具有高Al組分量子壘結(jié)構(gòu)的器件B。如圖1（a）和圖1（b）所示，器件A和器件B的發(fā)光波長均為275 nm，該波段可以實現(xiàn)高效的殺菌效果。此外，根據(jù)圖1（c）和圖1（d）可以看出適當?shù)靥岣逥UV LED中量子壘的Al組分，可以有效地提高DUV LED的光輸出功率和EQE。

圖1. 不同電流驅(qū)動下，（a）器件A和（b）器件B的電致發(fā)光光譜圖；器件A和器件B的（c）光輸出功率和（d）外量子效率；圖（d）中的內(nèi)嵌圖為紫外積分球測試系統(tǒng)。

為了揭示量子壘中的Al組分對空穴和電子輸運的影響，圖2（a）和圖2（b）中展示了器件A和器件B中部分有源區(qū)和p-EBL區(qū)域的能帶分布，其中由于有源區(qū)中AlGaN材料的Al組分占比較高，導致價帶中的重空穴帶（HH）移至晶格場劈裂帶（CH）下方。通過對比圖2（a）和圖2（b）中的插圖中可以發(fā)現(xiàn)，器件B的p-EBL中空穴濃度更高，這是由于LQB/p-EBL界面降低的正極化電荷密度可以減弱p-EBL中的空穴耗盡效應，即可以促進空穴的注入效率。

此外，與器件A相比，器件B的p-EBL的有效導帶勢壘高度（ΦB）更高，并且有效價帶勢壘高度（?B）更小，可以在抑制電子泄漏的同時促進空穴注入到有源區(qū)中。因此，具有高Al組分量子壘結(jié)構(gòu)的器件B可以通過削弱LQB/p-EBL界面的強極化場提高DUV LED的載流子注入效率，最終改善DUV LED的發(fā)光效率。

圖2. 在35 mA的注入電流下，（a）器件A和（b）器件B的能帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖（a）和圖（b）的插圖均為p-EBL區(qū)域的空穴濃度分布情況。

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