紫外发光二极管何时效率最高？
新闻网讯（通讯员邹君）3月15日， Nature （《自然》）出版集团旗下的 Scientific Reports （《科学报告》）在线发表了动力与机械学院副教授周圣军紫外发光二极管（LED）研究成果。该项研究通过对比分析，发现溅射氮化铝成核层厚度为15纳米时，紫外LED发光效率最高。
该论文题为 Effects of GaN/AlGaN/Sputtered AlN nucleation layers on performance of GaN-based ultraviolet light-emitting diodes (《氮化镓/氮化铝镓/溅射氮化铝成核层对氮化镓基紫外发光二极管性能的影响》)。动力与机械学院博士生胡红坡为论文第一作者，周圣军为论文通讯作者。胡红坡从清华大学取得硕士学位之后，来到武汉大学和周圣军一起从事紫外LED的研究。该工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家863计划重大项目和武汉大学351人才计划的支持。
高性能氮化镓光电器件的制作基于高质量氮化镓单晶薄膜的生长，而成核层在氮化镓单晶薄膜的外延生长过程中起到至关重要的作用。20世纪90年代，日本名古屋大学的赤崎勇、天野浩和日亚化学的中村修二博士采用MOCVD设备，在蓝宝石衬底上外延生长低温氮化铝和低温氮化镓成核层，并以此为模板成功实现高温氮化镓单晶薄膜的外延生长，突破了高亮度氮化镓基蓝光LED的核心技术。而周圣军研究发现，当LED的发光波长从蓝光波段降至紫外波段时，低温氮化镓成核层对紫外光具有强烈的吸收作用，低温氮化镓成核层不再适用于紫外LED。
周圣军分别在低温氮化镓成核层、低温氮化铝镓成核层和溅射氮化铝成核层上外延生长发光波长为375纳米的紫外LED。通过对比三种器件的晶体质量和光电性能，发现采用溅射氮化铝成核层不仅可以减小对紫外光的吸收，而且可以显著降低氮化镓材料的位错密度，提高器件的内量子效率，从而使紫外LED的发光效率提升了30%。相比于传统的紫外光源（如汞灯和氙灯），紫外LED具有环保无毒、耗电低、体积小及寿命长等优点。紫外LED在饮用水净化、消毒、印刷、照明、以及保密通信等领域具有重大的应用价值。该研究成果将促进紫外LED的快速发展与应用。
据介绍，周圣军自2008年起开始从事大功率LED芯片研究。2012年，他带领来自美国、英国、德国、新加坡和中国台湾地区的研发团队在广东量晶光电科技有限公司从事大功率LED芯片的研发和产业化工作。2013年实现160 流明/瓦（lm/W）大功率LED芯片的大规模量产。近十年来，周圣军在大功率LED芯片制造领域做出了持续性的研究成果，发表SCI、EI收录论文30多篇，获授权中国发明专利3项。
外延生长紫外LED的金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备反应腔体
通过调控氮化铟镓（InGaN）/氮化镓（GaN）多量子阱的铟（In）组分，实现紫外/蓝光/绿光/黄绿光/红光LED
>>> 论文链接：
http://www.nature.com/articles/srep44627
（编辑：付晓歌）