韩国光州科学技术研究所使用镓掺杂氧化锌(ZnO)透明导电层(TCL)来提高氮化铟镓(InGaN)发光二极管(LED)的性能。研究人员发现,与使用氧化铟锡(ITO)作为TCL的器件相比,ZnO TCL减少了InGaN发光材料中的应变,增加了光输出功率并降低了正向电压。
ZnO在制造成本方面优于ITO,因为铟是一种昂贵的稀有元素,并且ITO还具有热不稳定性,在结温较高的高功率LED中尤为重要。
拉曼光谱表明,越厚的ZnO层使有源层的压缩应变松弛。对于0nm的ZnO层(具有180nm ITO TCL的LED A),180nm(B)和500nm(C),来自拉曼位移测量的双轴应变的估计值分别为-6.76%、-5.67%、-4.57%。放松压缩应变使发光的辐射波长峰在光致发光(PL)实验中从464.1nm下降到456.9nm。与此同时,估计的内部量子效率(IQE)增加了16.5%。
在电偏压下,LED的峰值波长在100mA注入时会聚到445nm和454nm之间。在10mA注入时,LED A的峰值为460.3nm,LED C的峰值为455.7nm。 LED A与10mA注入的蓝移6.13nm的会聚是由于注入载流子屏蔽压电场并填充导带。 LED B和C分别记录了1.99nm和1.93nm的较小偏移。 B和C的较小偏移反映了由于较小的应变而减小的压电场。
与LED A的性能相比,LED B和C的100mA光输出功率分别增加了26.9%和30.9%这种改进归因于由于应变减少而导致的辐射复合增加,以及与ITO相比,ZnO的较高折射率的光提取增强。
研究人员评论说:“与ITO相比,ZnO具有透射率更高,电阻率更低,温度稳定性更好,成本更低,无毒性的优点”