西電郝躍院士團隊研制出柔性高亮度紫光LED

西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院郝躍院士團隊揭示了可剝離襯底上氮化物的成核機制，創(chuàng )新性開(kāi)發(fā)出柔性高亮度紫光發(fā)光二極管，相關(guān)研究成果在國際權威期刊《Advanced Optical Materials》上發(fā)表。

GaN基半導體LED照明具有高效、節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、易維護等優(yōu)點(diǎn)，是人類(lèi)照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一場(chǎng)照明革命。隨著(zhù)可穿戴技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)柔性半導體技術(shù)將逐步成為主流，柔性GaN 的制備成為當今國際高度關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

由于大尺寸的氮化物襯底成本高昂，氮化物薄膜通常是基于藍寶石、硅等異質(zhì)材料襯底進(jìn)行外延生長(cháng)。而晶體襯底與氮化物之間存在嚴重的晶格失配，使得外延GaN 薄膜內具有很大的應力，并產(chǎn)生眾多的穿透位錯，從而導致LED器件發(fā)光效率降低。因此，低應力、高質(zhì)量的GaN薄膜的制備對于LED性能的提升顯得尤為重要。

目前，激光剝離技術(shù)是制備柔性GaN的主要方法，但是激光能量密度分布不均勻使得氮化鎵薄膜突起破裂，很難得到大面積連續無(wú)損的氮化鎵薄膜，使得GaN的柔性器件發(fā)展受到嚴重阻礙。

該團隊研究并發(fā)現了氮化物在石墨烯上的選擇性成核機理，找到了AlN的最佳成核位點(diǎn)，成功制備出高質(zhì)量、無(wú)應力的GaN外延層。并通過(guò)優(yōu)化剝離工藝，實(shí)現了GaN外延層的低損傷、大面積剝離轉移?；谠撊嵝訥aN材料制備的紫光發(fā)光二極管在小電流下實(shí)現了超高光輸出功率。研究成果證明了剝離轉移可以實(shí)現GaN基柔性照明以及LED在未來(lái)實(shí)現高質(zhì)量垂直結構的可能性。