随着现今主流的含汞紫外光源被禁止生产与销售，发展新型固态环保紫外光源已成为必然趋势。AlGaN是发展无汞环保、便携、低功耗、低电压固态紫外光源的理想材料，而提升AlGaN基紫外发光二极管（LED）的发光效率是其在高端市场中获得应用的关键。受限于AlGaN量子阱中存在的强极化电场，极低的深紫外LED空穴注入水平以及大量的电子泄露，器件有源区的辐射复合受到了严重的阻碍。因此，如何设计出高载流子注入水平的深紫外LED器件结构是制备高效深紫外LED的核心问题。

我院的研究人员从材料和器件结构等多方面对高效紫外LED开展了较系统深入的技术研发。在此前AlGaN基紫外光电材料及器件取得的系列进展基础上，近日研究人员设计了多种新型载流子收集层结构，并引入深紫外LED器件中，结果表明具有Al组分渐变的AlGaN载流子收集层能有效地改善深紫外LED的空穴注入水平和辐射复合速率，显著增强280纳米深紫外LED器件的内量子效率，其出光功率相比传统结构的深紫外LED提高了73.3%。研究成果将为深紫外LED器件制备提供重要参考和依据。以上工作部分结果近日以“Marked enhancement in the efficiency of deep ultraviolet light-emitting diodes by using a Al_xGa_1-xN carrier reservoir layer”为题由物理学领域国际权威期刊《Applied Physics Express》发表，贺龙飞为论文第一作者，陈志涛博士和华南师范大学李述体研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了广东省自然科学基金和广东省科学院青年科技工作者专项等项目的资助。

《Applied Physics Express》是日本应用物理学会旗下的知名SCI期刊，以快报的形式报道应用物理类最新研究成果，在应用物理领域，尤其是半导体领域具有很高的影响力。

图1. 深紫外LED的能带结构图

(通过能带图发现相比于器件A，器件B和C能显著提升电子在LQB/EBL界面的势垒高度；同时降低空穴的势垒高度，提高空穴在LQB中的漂移动能和有源区的注入效率)

图2. 深紫外LED的载流子浓度及辐射复合速率分布

(通过电子浓度分布图(a)发现器件B和C在LQB/EBL界面附近聚集了大量的电子，得益于此处电子势垒高度的提高；通过空穴浓度分布图(b)发现器件B和C在最后一个量子阱中的空穴浓度得到了大幅度提升。同时，由于器件C在LQB/EBL界面聚集了大量的电子和空穴，进一步显著地改善了深紫外LED的发光效率)

（贺龙飞  供稿）