中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院孫海定和龍世兵課題組利用藍(lán)寶石襯底斜切角調(diào)控量子阱實(shí)現(xiàn)三維載流子束縛，在提升紫外發(fā)光二極管（LED）發(fā)光性能方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。

傳統(tǒng)的紫外光源一般采用汞蒸氣放電的激發(fā)態(tài)來產(chǎn)生紫外線，有功耗高、發(fā)熱量大、壽命短、反應(yīng)慢、存在安全隱患等缺陷。新型深紫外光源則采用LED發(fā)光原理，相對(duì)傳統(tǒng)的汞燈擁有諸多優(yōu)點(diǎn)?；趯捊麕О雽?dǎo)體材料如氮化鎵鋁的深紫外發(fā)光二極管，體積小、效率高、壽命長(zhǎng)，拇指蓋大小的芯片可以發(fā)出比汞燈還要強(qiáng)的紫外光，通過調(diào)節(jié)氮化鎵鋁中的元素組分，可以精密實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的發(fā)光。然而，紫外LED的高效發(fā)光并不容易，這取決于內(nèi)量子效率，即電子和空穴復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的光子效率。

在該研究中，研究人員巧妙通過調(diào)控藍(lán)寶石襯底的斜切角，大幅提升紫外LED的內(nèi)量子效率和器件發(fā)光功率。課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提高襯底的斜切角時(shí)，紫外LED內(nèi)部的位錯(cuò)得到明顯抑制，器件發(fā)光強(qiáng)度明顯提高。當(dāng)斜切角襯底達(dá)到4度時(shí)，器件熒光光譜的強(qiáng)度提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，而內(nèi)量子效率也達(dá)到了破紀(jì)錄的90%以上。

此項(xiàng)研究?jī)H依靠襯底的斜切角的調(diào)控以及外延生長(zhǎng)參數(shù)的匹配優(yōu)化，就有望將紫外LED的發(fā)光特性提高到與藍(lán)光LED相媲美的高度，為高功率深紫外LED的大規(guī)模應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。（見習(xí)記者  楊凡 ）