AlGaN基垂直结构谐振腔紫外LED研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61674068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31
  • 项目参与者:
    马艳; 李国兴; 王宝续; 李鹏翀; 闫龙; 韩煦; 刘明哲; 迟宸; 许恒;
  • 关键词:

项目摘要

Ultraviolet LEDs have important application values in the fields of curing, therapy, sterilization, short-distance communication, etc. AlGaN is a direct bandgap semiconductor material, and its emission wavelength is in the range of 200-365 nm. Thus, it is quite suitable for the fabrication of ultraviolet LEDs. At present, the luminous efficiency of AlGaN based ultraviolet LED is still very low. Main reasons are as follows: (1) The dislocation density of AlGaN is high, resulting in a low internal quantum efficiency of the device; (2) Light emission of high Al-content device is anisotropic, leading to a low light extraction efficiency; (3) The polarization effect in multiple quantum wells can induce a strong polarization electric field, giving rise to a low carrier radiative recombination efficiency. To overcome these difficulties mentioned above, we propose to develop AlGaN based vertical conducting resonant-cavity ultraviolet LED with tunneling junction on SiC substrate. SiC substrate is adopted to improve the quality of AlGaN epitaxy layer due to a better lattice matching between SiC and AlGaN, thereby enhancing the internal quantum efficiency of the device; The resonant-cavity structure formed by DBR is used to enhance the light-extraction efficiency of the device; The p-n junction reversed structure realized by a tunneling junction is proposed to weaken the polarization electric field and improve the carriers recombination efficiency in multiple quantum wells. Meanwhile, the vertical structure LED fabricated on the conductive SiC substrate can effectively avoid current crowding. This project is to obtain high performance AlGaN based ultraviolet LED, laying the theoretical and experimental bases of high-efficiency semiconductor ultraviolet light-emitting devices.
紫外LED在固化、医疗、杀菌、短距离通信等领域有重要应用价值。AlGaN为直接带隙半导体,发光波长从200nm到365nm,适合制备紫外LED。但是,目前的AlGaN基紫外LED发光效率较低,主要原因在于:(1)AlGaN材料位错密度高,导致器件内量子效率低;(2)高Al组分器件发光各向异性,致使光提取效率低;(3)量子阱极化效应引起强极化电场,使得载流子复合发光效率降低。为解决上述问题,我们提出在SiC衬底上研制带有隧道结的AlGaN基垂直结构谐振腔紫外LED。器件采用与AlGaN晶格更匹配的SiC衬底,改善AlGaN质量,提高内量子效率;利用DBR形成谐振腔,提高光提取效率;通过隧道结实现pn结倒置,减弱极化电场影响,提高量子阱内载流子复合发光效率。同时,垂直结构LED可有效避免电流拥堵效应。本项目将获得性能良好的AlGaN基紫外LED,为高效半导体紫外发光器件研究奠定理论与实验基础。

结项摘要

紫外LED在固化、医疗、杀菌、短距离通信等领域有重要应用价值。AlGaN作为直接带隙半导体适合制备紫外LED。但是,目前的AlGaN基深外LED发光效率较低。主要原因在于:(1)低位错密度的AlGaN材料制备较难,导致器件内量子效率低;(2)高Al组分器件发光各向异性,致使光提取效率低;(3)量子阱极化效应产生强内电场,引起载流子复合发光效率降低。为解决上述问题,本项目在SiC衬底上开展了AlGaN基谐振腔紫外LED研究。主要研究内容包括:SiC衬底AlGaN基薄膜材料的外延生长、掺杂、LED器件模拟仿真和制备等。通过本项目研究,实现了SiC衬底无裂纹高Al组分Al0.45Ga0.55N薄膜和AlGaN基多量子阱的外延生长;制备出高反射率AlGaN基DBR(峰值反射率达97%);制备出宽阻带(25 nm)和高反射率(80%)复式AlGaN基DBR;实现了高空穴浓度(9×1017 cm-3)AlGaN薄膜极化诱导p型掺杂;研制出AlGaN基垂直结构隧道结紫外LED;研制出谐振腔紫外LED原型器件。本项目为具有自主知识产权的高效半导体紫外LED的产业化发展奠定了理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Optimization design and preparation of near ultraviolet AlGaN/GaN distributed Bragg reflectors
近紫外AlGaN/GaN分布式布拉格反射器的优化设计与制备
  • DOI:
    10.1016/j.spmi.2018.05.034
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Superlattices and Microstructures
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Li Pengchong;Zhang Yuantao;Chen Liang;Yu Ye;Han Xu;Yan Long;Deng Gaoqiang;Zhang Baolin
  • 通讯作者:
    Zhang Baolin
Stable Low Electron Concentration β-Ga2O3 Films Grown by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition
金属有机化学气相沉积法生长稳定的低电子浓度β-Ga2O3薄膜
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ECS Journal of Solid State Science and Technology
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Teng Jiao;Zeming Li;Wancheng Li;Xin Dong;Yuantao Zhang;Baolin Zhang;Guotong Du
  • 通讯作者:
    Guotong Du
Growth of AlGaN-based multiple quantum wells on SiC substrates
SiC 衬底上 AlGaN 基多量子阱的生长
  • DOI:
    10.1007/s10854-018-8772-2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Science: Materials in Electronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Han Xu;Zhang Yuantao;Li Pengchong;Yan Long;Deng Gaoqiang;Chen Liang;Yu Ye;Zhao Degang;Yin Jingzhi
  • 通讯作者:
    Yin Jingzhi
Fabrication of vertically conducting near ultraviolet LEDs on SiC substrates
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  • DOI:
    10.1016/j.spmi.2018.09.027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Superlattices and Microstructures
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Han Xu;Zhang Yuantao;Li Pengchong;Yan Long;Deng Gaoqiang;Chen Liang;Yu Ye;Yin Jingzhi
  • 通讯作者:
    Yin Jingzhi
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Fang Liu;Zhihong Zhang;Xin Rong;Ye Yu;Tao Wang;Bowen Sheng;Jiaqi Wei;Siyuan Zhou;Xuelin Yang;Fujun Xu;Zhixin Qin;Yuantao Zhang;Kaihui Liu;Bo Shen;Xinqiang Wang
  • 通讯作者:
    Xinqiang Wang

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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹越;于佳琪;张立东;邓高强;张源涛;张宝林
  • 通讯作者:
    张宝林

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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