日本研究低阻值的n-AlGaN 可提升15%电光转换效率

日本名城大学和名古屋大学的研究人员已经生产了低阻值的n型氮化铝稼(n-AlGaN)。通过将n-AlGaN作为紫外LED的一部分，研究人员成功将电光转换效率(wall-plugefficiency)提升了15%左右。

这种低阻值的n-AlGaN采用MOVPE在蓝宝石上制作，外延生长先采用低温缓冲层，然后是3μm的随机掺杂GaN层。甲硅烷作为氮化铝稼低阻值层的硅掺杂源。

该390nm的紫光LED采用了类似的2μmn-AlGaN样本作为基底进行生产图1)。有源发光多量子阱(MQW)包含了三对2.7nm的GaInN阱和12nm的AlGaN障碍层。LEDp层为20nm的AlGaN电子阻挡层(electron-blocking、100nm的AlGaN电镀层(cladding)和10nm的GaN触点层。

日本研究低阻值的n-AlGaN可提升15%电光转换效率

图1：紫光LED原理架构

该LED工艺包括在空气中进行10分钟的800℃退火以激活p型层，电感耦合等离子台面蚀刻以及n型电极金属沉积、p型氮化镓电触上镍金半透明电极沉积以及p型垫片电极沉积。该器件尺寸为350μmx350μm。

研究人员发现，在AlGaN添加小量铝可实现更高水平的硅掺杂，从而实现无损晶体架构。纯GaN的硅掺杂被限于1x1019/cm3左右，不然材料表面会变得粗糙。通过对比，AlGaN层是平滑的。无可见龟裂，即使在4x1020/cm3进行掺杂。

n-AlGaN的使用可实现5.9x10-4/Ω-cm的阻值。德国研究人员可实现的低阻值n-GaN为6.3x10-4Ω-cm。日本的n-AlGaN更低。

研究人员也对比了采用了两种不同硅掺杂的n-AlGaN触点层LED，载流子浓度分别为1x1019/cm3和1.6x1020/cm3。较高硅掺杂这一减少的阻值在既定电流下，可降低前向电压，这意味着可实现光效更高。在100mA驱动电流下，减少的前向电压为1V左右。

既定驱动电流下的光输出也明显提升，在较高电流下还可提升5%。紫光LED电光转换效率提升幅度大概为15%。