Ultratyndt elektronisk barrierelag til at kontrollere grænsefladeluminescens

I en ny udgivelse fra Opto-elektroniske fremskridt, forskere ledet af professor Xu Chunxiang, Southeast University, Nanjing, Kina diskuterer nano-bufferstyret elektrontunneling for at regulere heterojunctional grænsefladeemission.

Lysdioder (LED'er) er meget udbredt inden for belysning og display. Homojunction er det bedste valg, når man overvejer grænsefladetab og matchning af carrier-koncentration. Imidlertid, for nogle halvledermaterialer, hvor det er svært at opnå homojunction, energiniveau matchende heterostruktur er også et valg til at bygge LED'er. Sammenlignet med GaN, ZnO har et båndgab på 3.37ev, som ligner GaN. Imidlertid, dens excitonbindingsenergi er så høj som 60 meV, som er meget større end stuetemperatur termisk energi (26mev). Derfor kan dets excitoner eksistere stabilt ved stuetemperatur, som forventes at realisere lysemitterende anordninger af excitontypen ved stuetemperatur og laseranordninger med lav tærskelværdi. I 1997, Professor Tang Zikang opnåede den optisk pumpede stimulerede emission af ZnO tynde film ved stuetemperatur; en artikel om dette arbejde udgivet i Videnskab forudsagde de potentielle fordele ved ZnO inden for ultraviolette laserenheder med "vil UV-lasere slå det blå?".

Synlig grænsefladeemission er uundgåelig i GaN / ZnO lysemitterende dioder. Indførelse af en elektronbarriere er en almindelig og effektiv metode. I eksisterende forskning, det passende elektronbarrierelag kan effektivt blokere grænsefladeemissionen, men hvis det kan bruges ved at justere grænsefladeemissionen, det vil effektivt forbedre lyseffektiviteten af ​​LED.

I lyset af de problemer, der er skitseret ovenfor, forfatterne af denne artikel har systematisk undersøgt reguleringen af ​​HfO ₂ elektronbarrierelag på grænsefladeemission i GaN / ZnO struktur. De diskuterer i detaljer ændringen af ​​det elektriske felt, energibåndsændring og elektrontunnelegenskaber for enhedsstrukturen efter introduktionen af ​​ultratynd HfO ₂ lag, for at skitsere indflydelsen af ​​disse på indretningens elektroluminescensegenskaber. Resultaterne viser, at når tykkelsen af ​​HfO ₂ laget er 5,03 nm, enhedens energibånd bliver stejlere, og en stor tunnelstrøm vil blive genereret ved grænsefladen mellem ZnO og HfO ₂ lag. Grænsefladens luminescensbølgelængde vil bevæge sig fra 414 nm til 394 nm, og den samlede luminescensintensitet af enheden vil stige omkring to gange.

Dette papir giver en forskningsmetode til grænseflade-emissionskontrol af halvleder-heterostrukturer, og en forberedelsesmetode til opnåelse af effektive lysemitterende lysdioder med ren farve heterostruktur.