DUV-светодиоды на основе AlGaN привлекают большое внимание исследователей из-за их потенциального использования в стерилизации, очистке воды, фототерапии и высокоскоростной оптической связи, не зависящей от солнечного света. Ученые исследуют способы повышения эффективности преобразования электрической энергии в оптическую.
Казунобу Кодзима из Университета Тохоку специализируется на квантовой оптоэлектронике, изучающей квантовые эффекты света на твердотельных полупроводниковых материалах. Он и его коллеги из Японии использовали различные специализированные микроскопические методы, чтобы понять, как структура светодиодов на основе AlGaN влияет на их эффективность.
Они изготовили светодиод на основе AlGaN путем выращивания слоя нитрида алюминия поверх сапфировой подложки с очень маленьким углом отклонения в один градус. Затем они вырастили покрывающий слой из AlGaN с примесями кремния поверх слоя нитрида алюминия.
Затем на этой вершине были выращены три «квантовые ямы» AlGaN. Квантовые ямы – это очень тонкие слои, которые ограничивают субатомные частицы, называемые электронами и дырками, в пределах измерения, перпендикулярного поверхности слоев, не ограничивая их движение в других измерениях. Наконец, верхняя квантовая яма была покрыта электронно-блокирующим слоем из нитрида алюминия и AlGaN с примесями магния.
Микроскопические исследования показали, что между нижним слоем нитрида алюминия и AlGaN образуются ступенчатые ступени.
Эти шаги влияют на форму слоев квантовых ям над ними. Образуются полосы, богатые галлием, которые соединяют нижние ступеньки с небольшими искажениями, которые они вызывают в верхних слоях квантовой ямы. Эти полосы представляют собой микропутерии электрического тока в плакировочном слое AlGaN.
Исследователи говорят, что эти микропутешествия вместе с сильной локализацией движения электронов и дырок внутри слоев квантовой ямы, по-видимому, увеличивают эффективность светодиодов в преобразовании электрической энергии в оптическую.
По словам Кодзимы, команда планирует использовать эту информацию для создания более эффективных светодиодов глубокого ультрафиолета на основе AlGaN.