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近日，韩国三星高级技术研究所和首尔国立大学合作，在无定形玻璃基底上成功制造了GaN基发光二极管LED，相关成果刊登在最新一期的《自然光子学》(Nature Photonics)上。该LED器件结构由近乎单晶的GaN金字塔阵列、InGaN多量子阱、镁掺杂p型GaN、聚合物填充层以及ITO传导层组成。这项新技术有重要潜在应用价值，具有实现理想的低成本、大面积、高性能电致发光器件的潜力，同时金字塔阵列也可以作为大面积LED电视像素显示。
这种金字塔阵列LED的生长过程非常简单，首先沉积一薄层金属钛作为晶向前驱层，随后利用MOCVD方法生长GaN低温成核层，再利用图案化的二氧化硅掩膜来限定GaN外延方向，在1040摄氏度下高温生长GaN，最后生长全结构LED。这里金属钛和GaN一样，也是六方纤锌矿结构，晶格失配只有7%，仅为GaN与蓝宝石失配度14%的一半。不像ZnO和AlN，钛层在氨气和氢气环境下具有很好的热稳定性，它的存在利于使GaN沿着垂直衬底方向定向生长，同时还可以作为电子器件的电极。
相比于蓝宝石衬底上生长的LED，这种金字塔阵列LED的EL谱波长要宽的多，在金字塔顶部峰值波长在478nm，而在金字塔底部峰值波长则达到448nm，波长受量子阱中In组分和量子阱厚度的控制。不过从宏观来讲，表面发光波长还是相当均匀的。并且，采用金属钛做n电极形成垂直结构LED，有效降低了传统蓝宝石衬底上的电流堆积效应，改善了LED大电流下工作性能。目前，这种玻璃衬底上获得的LED器件最大亮度达到了600 cd/m2，几乎达到了单晶衬底上相同结构LED的一半。这项新技术刚处于起步阶段，随着工艺条件的进一步优化，性能肯定会继续提高，具有很好的发展前景。
编辑：妮子
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