氮化镓基橙红光LED效率突破 | 中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-031）
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工作简介
发光二极管(LED)是一种基础的半导体元器件，在国民生产生活中发挥着重要作用。近年来兴起的micro-LED技术被视为下一代显示技术，有望形成万亿级的产业。红光LED是micro-LED技术的重大瓶颈之一。现有的磷化镓基红光LED在其芯片尺寸从毫米减小至微米后，光效从50%以上急剧下降至1%以下；并且磷化镓材料力学性能差，在转移过程中易脆，大大加重了巨量转移的难度；加上磷化镓基LED器件性能温度稳定性差，且材料体系与蓝、绿光micro-LED不兼容，开发高效的氮化镓基红光micro-LED成为当务之急。然而，在过去20年的研究中，氮化镓基红光LED的效率一直低于2.5%。
南昌大学江风益院士课题组，采用南昌大学自主研制的金属有机化学气相沉积设备，在硅衬底上，结合材料中V形坑结构，引入橙红光量子阱与黄光量子阱交替生长技术，大幅缓解了橙红光量子阱中铟组分偏析问题，解决了氮化镓基LED在橙红光波段光效低的难题，使其光效在国际上率先达到实用化水平。在所制备的一系列橙红光LED中，波长分别为594、608和621 nm时，功率转换效率分别为30.1%、24.0%以及16.8%，该光效相较于以往报道的相同波段氮化镓基LED光效整体提高了约十倍。该成果对实现Micro-LED全彩显示具有重要意义，充分展示了氮化镓材料在制作显示应用红光像素芯片上的巨大潜力，也适用于其它低工作电流密度下的半导体光电信息领域。
图1. 氮化镓高光效橙红光发光二极管在0.8 A cm-2下的室温电致发光实物图。
图2. 氮化镓橙红光发光二极管在0.8 A cm-2下的室温电致发光光谱。
该成果已于2020年10月9日以“Efficient emission of InGaN-based light-emitting diodes: toward orange and red” 为题在线发表在Photonics Research上，南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心在读博士生张胜男为论文第一作者，张建立研究员为通讯作者。
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主要作者简介
2013年于长春理工大学获电子科学与技术专业学士学位。2016年于中国科学院大学获材料工程专业硕士学位，主要研究方向为硅基氮化镓长波段LED。
张建立研究员主要从事硅基氮化镓发光材料与器件相关研究，包括MOCVD装备研制、硅基氮化镓材料生长、铟镓氮长波段LED制备、LED材料与器件分析、多基色LED封装等。首次报道了大功率黄光LED，作为主要人员参与了高光效黄光LED技术研发。主持/参与国家重点研发计划、国家自然科学基金6项，发表SCI论文40余篇，获授权发明专利9项。
江风益院士长期从事硅基氮化镓发光材料与器件研究，在硅基氮化镓LED领域取得了开拓性、系统性、创造性成就，带领团队在国际上率先研制成功高光效硅基氮化镓蓝光、绿光和黄光LED材料与芯片，并实现了产业化，先后获得国家技术发明奖一等奖和国际半导体照明突出贡献奖。
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原文传递
详情请点击论文链接: https://doi.org/10.1364/PRJ.402555
《半导体学报》简介：
《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文月刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。
2016年，JOS被ESCI收录。
2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。
2020年，JOS被EI收录。
“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：
《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：jos@semi.ac.cn，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。
JOSarXiv预发布平台简介：
半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。
JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！
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