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浙大叶志镇课题组ZnO—LED发光研究取得重要进展

发布时间:2009-07-09来源:浙大新闻办作者:张俊浏览次数:30484


    最近,由硅材料国家重点实验室叶志镇
教授课题组研制的ZnO发光二极管(LED)原型器件取得重要进展,实现了室温下长时间、高亮度、大面积均匀电致发光。单个LED原型器件大小约4mm2,发出由紫蓝光和缺陷黄绿光混合而成的类白光,持续发光20多分钟。
    
    新型半导体固态照明是21世纪最具发展前景的新技术之一,将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃。ZnO作为一种可直接用于照明的高效半导体发光材料,具有用途广泛、价格低廉、节能环保等优势,在绿色照明领域具有极大的发展潜力。我国是一个能源消耗大国,每年传统照明电能消耗约占全部电能消耗的12%~15%。自2006年“十一五”开始,国家就把半导体照明工程作为一个重大工程紧急推动,采用半导体LED固态光源替代传统照明光源是必然趋势。实现ZnOLED持续高亮度发光,将对推动国家节能照明工程、拥有具有自主知识产权的ZnO光电材料应用产生重要影响。

    
    研究表明,实现ZnO发光应用的关键是ZnOP型掺杂,而ZnOP型掺杂又是长期以来一项公认的国际难题。浙江大学叶志镇课题组在国际上较早开展ZnOP型掺杂研究工作,先后提出N替代-H钝化非平衡掺杂、Al-N施主-受主共掺等N掺杂特色技术,建立NH共激活理论模型,解释P型掺杂机理。同时,连续承担多项国家973、国家自然科学基金重点项目,在国内首先实现PZnO转变、在国际上首次采用MOCVD结合NO-N2O混合源N掺技术,研制出ZnO同质PN结和LED原型器件,实现室温电致发光。研究成果获2007国家自然科学二等奖,并得到国际同行的认可。

    
    叶志镇教授课题组在前期工作基础上,采用脉冲激光沉积(PLD)技术,提出富氧条件下LiNa掺杂技术,实现空穴浓度10 18/cm3。此次制备的ZnO-LED,就是采用PLD技术,在nZnO单晶衬底上,通过Na掺杂,生长出一层PZnMgO薄膜,得到PN结。随后,在PN结两侧分别沉积Ni/AuTi/Au电极,制备出LED原型器件。器件在室温下接通电流,能持续大面积均匀发光20多分钟。

    
    课题组将在现有工作基础上,拟采用多量子阱结构、改进工艺、实现封装,进一步提高LED发光效率,为ZnO节能环保白光照明的早日实现提供技术支撑。

    
    (张俊)