ZnO基双异质结LED在不同衬底上的电致发光性能对比

"这篇文章对比了在不同晶格失配衬底上生长的ZnO基双异质结发光二极管的电致发光性能。研究了p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -GaN和p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -Si两种结构，发现生长在n + -GaN衬底上的器件展现出强烈的紫罗兰色-紫外线发射，而n + -Si衬底上的器件则主要发出可见光，并伴有弱的紫外线发射。这种差异归因于不同衬底上MgZnO和ZnO层的质量差异。" 本文探讨了基于ZnO的双异质结发光二极管（LED），特别关注了在不同晶格失配衬底上生长时其电致发光特性的变化。晶格失配是影响半导体薄膜质量和性能的关键因素，因为它可以导致应力、位错和缺陷的产生。在分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）技术下，分别在n + -GaN和n + -Si衬底上生长了两种非对称双异质结结构，即p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -GaN和p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -Si。 通过I-V曲线测量，两种双异质结均显示出了明显的整流特性，但阈值电压有所不同，p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -GaN的阈值电压为3.8 V，而p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -Si的阈值电压为6 V。这表明在GaN衬底上的器件具有更低的开启电压，可能是因为其晶格匹配度更高，减少了界面缺陷和载流子复合。 在电致发光性能方面，p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -GaN双异质结显示出强烈的紫罗兰色-紫外线发射，这表明ZnO的高质量和少的深能级发射。这归功于GaN衬底与ZnO之间的较小晶格失配，导致更少的晶体缺陷。相反，p-Mg0.05Zn0.95O / i-ZnO / n + -Si双异质结的主要发射位于可见光谱范围内，伴随着较弱的紫外线发射。这种现象可能是由于Si衬底与ZnO之间较大的晶格失配导致的更多位错和缺陷，从而增加了深能级陷阱，影响了光发射的性质。 这些结果揭示了衬底选择对ZnO基LED性能的显著影响，特别是对于优化器件的发光效率和颜色纯度至关重要。未来的研究可以进一步探索如何通过改进外延技术或采用新的衬底材料来减少晶格失配，以实现更高效的ZnO基光电子设备。此外，这种对晶格失配影响的深入理解也为设计和制造其他宽禁带半导体器件提供了重要参考。