表面被动化对III-V GaAs/AlGaAs纳米柱阵列LED的效率和高速调制的影响

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• III-V半导体纳米光源对于微型光子设备如纳米LED和纳米激光器至关重要.
• 这些纳米级发射器通常面临低效率和短寿命,因为在室温下非辐射重组.
• 现有的研究主要集中在光学的纳米LED,但实际应用需要电动设备.

研究的目的:

• 研究表面被动化对电驱动III-V GaAs/AlGaAs纳米柱阵列纳米LED的效率和高速调制的影响.
• 评估硫化处理和化封装在缓解非辐射重组的有效性.
• 为了确定这些纳米级设备中的载体寿命和表面重组速度.

主要方法:

• III-V GaAs/AlGaAs纳米柱阵列纳米LED的制造.
• 使用硫化化学处理进行表面被动化.
• 通过低频等离子增强化学蒸气沉积,用100nm化层进行封装.
• 使用时间解析电发光 (TREL) 测量进行表征.

主要成果:

• 在~440nm直径的纳米阵列LED中实现了创纪录的微分载体寿命 (τ) ~0.61 ns,这对于电驱动设备来说是一个显著的改进.
• 在低注射下观察到的载体寿命为~0.41 ns,表明非辐射效应被抑制,表面速度低 (S ~ 0.7 × 10^4 到 2.7 × 10^4 cm/s).
• 在高注射下,估计潜在的内部量子效率 (IQE) 约为0.45,受Auger重组和自我加热的限制.

结论:

• 表面被动化有效地抑制了电驱动III-V纳米LED中的非辐射重组,从而提高了效率和载体寿命.
• 实现的亚纳秒调制响应和高辐射效率对先进的应用具有前景.
• 这些纳米LED适用于光学数据通信,节能互连,AR/VR显示器和神经形态计算.