UVLEDTEK 研究開発チーム 「紫外線線発光コア進展」 国際半導体権威誌に相次いで報じられた

長い間、 半導体深紫外線 LED 技術は広く注目されているが、 しかし、 光電変換効率は常に突破できないため 10%、 商業化応用の初級段階をさまようことは前進しにくい、 省電力、 環境に配慮、 ポータブル、 寿命が長い、 医療用光治療に広く応用できる、 殺菌消毒、 くうきせいじょう、 秘密保持通信、 ガス検出の市場潜にある力は放出できない。

これに対して、 日本理化学研究所 H。 Hirayama 研究チーム、 ドイツ・ベルリン工業大学 C。 Kuhn 研究チームは、 電子バリア層による電子の漏洩抑制を次々と提案してきた、 代わりにトンネル接合を使用する P 型アルミニウムガリウム窒素層による正孔注入効率の向上など様々な方式、 いずれも画期のな進展は得られなかった。

陳長清、 戴江南チームは今回の研究開発成果でこの国際のな難題を解決した。

モノリシック統合技術、 2つ以上のデバイスまたは機能構造を1つのチップに集積する、 相互作用を利用するしてデバイスのパフォーマンスを向上させる。 本質のに、 このようなシステムレベルの革新は新しいデバイス環境を構築することができる、 実装 「オンチップシステム」 。 陳長清、 戴江南科学研究チームはモノリシック集積技術を導入する新しい構想を提出した、 この p-i-n 窒化ガリウム検出構造は深紫外線にその場成長した LED エピタキシャル構造上 （MPC-DUV LED: Monolithic integration of deep ultraviolet LED） 、 キャリアを有する循環注入を実現する、 光増倍増幅機能付きチップデバイス。

陳長清、 戴江南チームは長時間の調査と探索を通じて、 革新のに p-i-n の検出構造を深紫外線に応用 LED チップ中、 量子井戸の活性領域から放出される 280 nm 以下の深紫外線光吸収、 そして新しい電子正孔対に変換する。 高電圧印加により、 発生した電子正孔対が分離する、 正孔キャリアは電場作用下で量子井戸方向にドリフトする、 量子井戸に再注入します。

研究の発見、 小電流で、 従来の DUV LED チップは電流駆動の動作モードである、 その出光パワーは線形に増加している。 それと違うのは、 MPC-DUV LED チップは電圧駆動の動作モードである、 その出光パワーは指数関数のに増加している。

研究により、 小電流下での MPC-DUV LED チップが超高変換効率を得るメカニズム。 に通じをつける APSYS シミュレーション計算、 i-GaN 層中の電界は達することができる 5×106 V/cm、 窒化ガリウムざいりょう中のガイガーパターンの閾値電界を超える （2。 4~2。 8×106 V/cm） 、 そのため、 空乏層に衝突イオン化が発生する確率が非常に高い、 数十倍から数百倍の高い利得を得る、 正孔キャリアの数段の向上を図る。

光電サイクル全体の過程で量子井戸中の電子と正孔が複合発光する、 深紫外線光子の一部がデバイスの底から脱出した、 別の光子の一部が MPC 構造中に吸収される、 高エネルギーの深紫外線光子励起窒化ガリウムざいりょうは対応する電子正孔対を生成する、 電圧を印加した場合に分離する、 空乏領域の強い電場により正孔が衝突イオン化する、 多重増倍後に量子井戸に再注入する、 量子井戸の中にある電子と新しい放射再結合を起こす、 このように循環する、 最終のにキャリア注入効率を大幅に向上。

陳長清、 江南チームを率いて 2008 年に華中科学技術大学武漢光電国家研究センターに加入 （元武漢光電国家実験室 （プラン） ） 設立以来、 半導体深紫外線発光チップデバイス分野の探索研究に集中してきた。

論文リンク:

https: //pubs。 acs。 org/doi/abs/10。 1021/acsphotonics。 9b00882

https: //www。 sciencedirect。 com/science/article/pii/S2211285519308882？ via%3Dihub

コラム記事リンク:

http: //www。 semiconductor-today。 com/news_items/2019/oct/kaust-301019。 shtml

https: //compoundsemiconductor。 net/article/109321/Integration_Boosts_Deep_UV_LED_Efficiency