閆建昌，孫莉莉，冉軍學，王軍喜

（中國科學院半導體研究所）

基于半導體材料的紫外發(fā)光二極管（UV LED）具有節(jié)能、環(huán)保和壽命長等優(yōu)點，在殺菌消毒、醫(yī)療和生化檢測等領域有重大的應用價值。近年來，半導體紫外光電材料和器件在全球引起越來越多的關注，成為研發(fā)熱點。2018年12月9—12日，由中國科學院半導體研究所主辦的第三屆“國際紫外材料與器件研討會”（IWUMD-2018）在云南昆明召開，來自十二個國家的270余位代表出席了會議。本次會議匯聚了國內外在紫外發(fā)光二極管材料和器件相關領域的多位頂尖專家的最新研發(fā)成果報告，報告涵蓋了AlN、BN和Ga2O3等紫外材料的外延生長、物理機制和紫外LED器件等方面的內容。

（1）紫外發(fā)光二極管材料方面。德州理工大學的JiangHongxing教授介紹了MOCVD生長h-BN材料的最新進展，介紹了h-BN材料的物理特性，P型h-BN材料可以有效克服傳統(tǒng)的P型高Al組分AlGaN材料中低電導率的問題，為未來光電器件的性能提升提供了新的技術路線。北卡羅萊納州立大學的Z.Sitar教授介紹了他們在高質量AlN襯底生長和AlGaN/AlN MQW中取得的重要進展，在AlGaN多量子阱（MQWs）中通過摻雜調控，實現(xiàn)深紫外發(fā)光結構內量子效率（IQE）超過95%，深紫外激光二極管結構實現(xiàn)低功率密度的光泵浦激射。日本三重大學的H.Miyake教授介紹了其利用高溫退火技術得到高質量的AlN材料。對藍寶石襯底上的AlN緩沖層在氮氣中1600—1700 ℃高溫退火，在退火后的AlN層上繼續(xù)高溫外延生長AlN，得到質量很高的AlN薄膜。東京大學的Yasuhiko Arakawa 教授和法國國家科學研究中心的J. Brault教授分別介紹了氮化物材料量子點的最新進展，以及基于量子點深紫外（DUV）LED器件的結構和性能。

（2）紫外發(fā)光二極管器件方面。德國費迪南德布勞恩研究所的Sebastian Walde利用Miyake教授的退火技術，結合微米至納米級的圖形化襯底側向外延技術，有效提高深紫外發(fā)光器件的IQE和光提取效率（LEE）。俄羅斯IOFFE研究所的V. Jmerik教授介紹了等離子輔助MBE技術及基于PAMBE技術的GaN/AlN多量子阱的制備、性能。廈門大學張榮教授報道了AlGaN日盲型APD的研究結果，通過采用背入射SAM結構，從材料極化工程和能帶工程進行結構設計，進行材料生長，并對AlGaN日盲型APD暗電流的形成機制進行了深入分析。日本理化研究所的H.Hirayama團隊報導了AlGaN基DUV LED光提取效率研究的最新進展：一是通過制備透明的AlGaN接觸層、高反射電極以及減少底部結構反射等方法來提高器件LEE，可達到40%—70%；二是在器件底部加裝透鏡來提高LEE；三是制備P-AlGaN 光子晶體（PhC），進一步提高LEE。

目前，紫外發(fā)光二極管是氮化物技術發(fā)展和第三代半導體材料技術發(fā)展的主要趨勢，擁有廣闊的應用前景。我國科技部為了加快第三代半導體固態(tài)紫外光源的發(fā)展，實施了“第三代半導體固態(tài)紫外光源材料及器件關鍵技術”重點研發(fā)計劃專項（2016YFB0400800）。我們相信，國家重點研發(fā)計劃的支持和國際紫外材料與器件研討會的舉辦，將為加快實現(xiàn)我國第三代半導體紫外光源的市場化應用，帶動我國紫外半導體發(fā)光二極管材料和器件技術創(chuàng)新及產業(yè)化發(fā)展發(fā)揮積極的作用。