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2022年学术进展系列之42:我院孙文红团队在自然指数(Nature Index)期刊《Applied Physics Letters》上发表重要成果
2022-08-01 16:30  

近日,物理科学与工程技术学院孙文红教授光电材料与器件研究团队在Nature Index著名学术期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Variable temperature thermal droop characteristics of 255 nm UV LED的研究论文。

自从新型冠状病毒出现以来,基于AlGaN材料系统的200-280 nmUV-C)范围内的深紫外发光二极管(DUV LED)已被证明对灭活新型冠状病毒有效。由于体积小、能耗低、开关速度高和预热时间短, AlGaN DUV LED将在许多应用中取代传统的汞灯。然而当这些LED制成的紧凑型照明器时具有明显自加热现象,并需要在85–100℃的温度下工作,而在冷链消毒应用中,它们则需要在零下18℃到零下50 ℃的环境温度下工作。这些温度环境都会导致的LED输出光功率降低,称为热降。在本研究中,我们研究了AlGaN255 nm LED在温度应力下的两个热降过程的机理,以便在较宽的温度范围内获得稳定的光输出。在我们的温度研究中(如下图),255 nm LED不仅在300 K以上的温度下表现出热降,而且在低温(300 K以下)下光功率也随温度下降。因此,对于这两个温度范围,我们研究了两种不同的热降机制。我们将相关的光功率变化和   I–V特性、C–V提取的表观载流子浓度分布以及一维模拟结果相结合,以研究高低温环境对255 nm LED光功率的影响。最后,通过对深能级瞬态光谱实验的分析,揭示了光功率变化的机理。

 

 

我们发现,在高温(>300 K)下的热降过程中,低正向偏置区的漏电流增加伴随着靠近p侧的量子阱的表观载流子浓度的降低,表明热缺陷的激活增强了陷阱辅助隧穿效应,并导致低电流下的光功率下降更为显著。与常温相比,低温下的低发射功率归因于少数陷阱H1,根据深能级瞬态谱分析(如下图),其在190K下的激活能为0.527 eV。在175 K以上的低温下,由于空穴注入增强,光功率随着温度的升高而增加。通过分析两种热降特性,我们得出结论:热缺陷的激活是255 nm LED高温热降的最可能原因,而与镓空位复合体相关缺陷相关的空穴陷阱H1最有可能是低温热降的来源。

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论文作者:邓少东(硕士生),陈志强(硕士生),李敏(硕士生),苏孟玮(硕士生),朱兴林(硕士生),校凯(博士生),王玉坤,邓荐宇(通讯作者),孙文红(通讯作者)

论文链接: https://doi.org/10.1063/5.0098726

 

 

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