柔性半导体将是未来的趋势

12月3日消息，西安电子科技大学微电子学院郝跃院士团队揭示了可剥离衬底上氮化物的成核机制，创新性开发出柔性高亮度紫光发光二极管，相关研究成果在国际权威期刊《Advanced Optical Materials》上发表。

GaN基半导体LED照明具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等优点，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明革命。随着可穿戴技术的发展，未来柔性半导体技术将逐步成为主流，柔性GaN 的制备成为当今国际高度关注的研究热点。

由于大尺寸的氮化物衬底成本高昂，氮化物薄膜通常是基于蓝宝石、硅等异质材料衬底进行外延生长。而晶体衬底与氮化物之间存在严重的晶格失配，使得外延GaN 薄膜内具有很大的应力，并产生众多的穿透位错，从而导致LED器件发光效率降低。因此，低应力、高质量的GaN薄膜的制备对于LED性能的提升显得尤为重要。

目前，激光剥离技术是制备柔性GaN的主要方法，但是激光能量密度分布不均匀使得氮化镓薄膜突起破裂，很难得到大面积连续无损的氮化镓薄膜，使得GaN的柔性器件发展受到严重阻碍。

该团队研究并发现了氮化物在石墨烯上的选择性成核机理，找到了AlN的最佳成核位点，成功制备出高质量、无应力的GaN外延层。并通过优化剥离工艺，实现了GaN外延层的低损伤、大面积剥离转移。基于该柔性GaN材料制备的紫光发光二极管在小电流下实现了超高光输出功率。研究成果证明了剥离转移可以实现GaN基柔性照明以及LED在未来实现高质量垂直结构的可能性。