AlGaN基深紫外LED中高Al組分n-AlGaN材料的摻雜效率較低，導致深紫外LED具有較大的n電極接觸電阻。尤其當深紫外LED處于正偏狀態時，n電極金屬/n-AlGaN處于反偏，隨著外加電壓增加，n電極的表面耗盡效應加劇，阻礙了電子注入。n電極處產生的較大的接觸電阻不僅會降低AlGaN基深紫外LED的電光轉化效率（wall-plug efficiency，WPE），同時還會增加器件局部熱效應，導致嚴重的熱衰退（thermal droop）現象。

　　根據我司技術團隊前期關于MIS結構的相關仿真結果可知，MIS型n電極結構可以有效地提高電子的注入效率，降低n電極處的接觸電阻[1]。此外，SiO2材料因其較小的介電常數，不僅可以提高隧穿區域的電場，增加電子的隧穿幾率，同時還可以借助SiO2絕緣層承擔更多電壓，減小半導體表面的耗盡效應，促進電子的注入效率[2]。如圖1（a）所示，我司技術團隊制備的具有MIS型n電極結構的AlGaN基深紫外LED采用SiO2絕緣層作為MIS結構的中間層[3]。圖1（b）和（c）分別展示了仿真計算獲得的兩種n電極結構的能帶圖。對于傳統n電極結構，由于半導體和金屬材料之間的親和勢差，半導體中會產生表面耗盡效應。如圖1（b）所示，金屬與半導體接觸界面存在一個高達772 meV的肖特基勢壘，嚴重阻礙了電子的注入。而如圖1（c）所示，當采用MIS型n電極結構時，絕緣層形成的傾斜的能帶可以調節金屬和半導體之間的親和勢差，從而屏蔽金屬和半導體界面處的肖特基勢壘，同時電子可以通過高效的帶內隧穿過程注入到器件中。此外，MIS結構中的絕緣層也會承擔部分壓降，從而削弱半導體的表面耗盡效應，提高電子的注入效率。

　　圖1.（a）具有MIS型n電極結構的AlGaN基深紫外LED的結構圖；（b）傳統的n電極結構的能帶圖；（c）MIS型n電極結構的能帶圖

　　如圖2所示，相比于傳統深紫外LED（Device R）而言，具有MIS型n電極結構的深紫外LED（Device A）擁有更小的工作電壓，這意味著Device A的n電極的接觸電阻更小，電子注入能力更強。n電極區域電子注入能力的提升可以有效地提高有源區內捕獲的電子濃度，進而提高Device A的輻射復合率。因此，Device A具有更高的外量子效率（EQE）和光輸出功率，并且電光轉換效率也得到改善（如圖2中插圖所示）。

　　圖2. Device R和Device A的電流-電壓特性曲線、EQE和光功率；插圖展示了兩種器件的WPE

　　Reference:

　　[1] H. Shao, et al., Superlattices and Microstructures140, 106467 (2020).

　　[2] H. Shao, et al., IEEE Transactions on Electron Devices 67 (9), 3548 (2020).

　　[3] H. Shao, et al., Applied Optics 60 (36), 11222-11226 (2021).
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