p+-GaN/SiO2/ITO隧穿结模型的开发与应用

AlGaN基深紫外发光二极管（DUV LED）中具有高Al组分的p-AlGaN空穴注入层的掺杂效率较低，导致器件中空穴浓度以及材料的电导率降低，同时DUV LED中还存在电流拥挤效应，严重影响了器件光电性能。此外，蓝宝石衬底上的异质外延生长所产生的高缺陷密度还会引起漏电流的产生，而较高的空间电荷复合电流也会增大器件的理想因子。

为解决上述问题，天津赛米卡尔科技有限公司技术团体设计并制备了一种具有p+-GaN/SiO2/ITO隧穿结的发光波长为280nm的DUV LED，如图1所示。由于1 nm厚的SiO2层中隧穿区宽度减小，且电场强度增强，载流子带间隧穿效率和相应的空穴注入效率得到了提高，并使器件获得了更好的电流扩展效应。空穴注入效率的提升也有助于降低器件串联电阻，因此器件的外量子效率（EQE）、光输出功率和电光转化效率（WPE）均得到了提升，如图2所示。此外，p+-GaN/SiO2/ITO隧穿结中较强的电场使PN结分担较少的外加偏压，这有利于减小空间电荷复合/产生电流和扩散电流，降低DUV LED的漏电流。

图1.（a）LED A的器件结构示意图，（b）p+ -GaN/SiO2界面处的TEM截面图，（c）LED A中p+ -GaN/SiO2/ITO隧穿结的能带示意图

图2. 器件LED R和LED A的（a）EQE、光功率和（b）WPE；（c）LED R和（d）LED A的发光强度分布图

该研究成果最近被光学领域权威SCI期刊Optics Letters（vol. 47，no. 4，pp. 798-801）收录，文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.448632。

　　审核编辑：汤梓红