排尿缺陷：新技术使LED照明更有效

发光二极管(led)是一种越来越受欢迎的技术，用于节能照明。北卡罗莱纳州立大学的研究人员现在开发了一种新技术，可以减少用于制造led的氮化镓(GaN)薄膜中的缺陷，使其更高效。

LED照明依赖于氮化镓薄膜来制造发光二极管结构。新技术将这些薄膜中的缺陷数量减少了2到3个数量级。“这提高了发光材料的质量，”北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程教授Salah Bedair博士说，他与北卡罗来纳州立大学材料科学教授Nadia El-Masry共同撰写了一篇描述该研究的论文。“因此，对于给定的电力输入，光的输出可以增加两倍——这是非常大的。”对于低功率输入和在紫外线范围内发光的led来说尤其如此。

研究人员从两微米(即百万分之二米)厚的氮化镓薄膜开始，并在该薄膜厚度的一半内嵌入大空隙——一到两微米长、直径为0.25微米的空白空间。研究人员发现，薄膜中的缺陷被吸引到空隙中，并被困住了——使得空隙上方的薄膜部分缺陷少得多。

缺陷在GaN薄膜的结晶结构中是轻微的脱位。这些位错穿过材料，直到它们到达表面。通过在薄膜中放置空隙，研究人员有效地放置在材料中间的“表面”，防止缺陷穿过薄膜的其余部分。

这些空隙让人印象深刻。

“如果没有空隙，GaN薄膜大约每平方厘米有10个(10次方功率)缺陷，”Bedair说。“有了空隙，它们就有了10个(7次幂)的缺陷。这项技术将为led的制造过程增加一个额外的步骤，但它将导致更高质量、更高效的led。”

这篇题为“外延GaN薄膜中低缺陷密度的嵌入孔洞方法”的论文于1月17日在网上发表应用物理快报．该论文由贝代尔合著;北卡罗来纳州立大学的博士生帕维尔·弗拉杰塔格(Pavel Frajtag);Nadia El-Masry博士，北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授;以及前北卡罗来纳州立大学博士后研究员、现就职于海军研究实验室(Naval Research Laboratory)的N. Nepal博士。这项研究是由美国陆军研究办公室资助的。

北卡罗来纳州立大学的电气和计算机工程以及材料科学和工程系是大学工程学院的一部分。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

外延氮化镓薄膜中低缺陷密度的嵌入空洞方法

作者: P. Frajtag, N.A. El-Masry, S.M. Bedair，北卡罗来纳州立大学;尼泊尔、北卡罗来纳州立大学和海军研究实验室

发表1月17日应用物理快报

文摘:我们开发了一种在蓝宝石衬底上生长的氮化镓外延膜中减少缺陷的技术。这种技术依赖于高密度的嵌入微孔(约108/cm2)的产生，这些微孔只有几微米长，直径不到一微米。这些空隙位于蓝宝石衬底附近，那里存在高密度的位错。嵌入的空洞网络提供了自由表面，作为位错汇或位错的终止位点，在GaN/蓝宝石界面产生。透射电子显微镜和原子力显微镜的结果都证实了位错密度的均匀降低了两个数量级。