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无紫外发射的基于p-ZnO:Cu纳米丛/n-GaN异质结的红色LED研究

来源:武汉光电国家研究中心     作者:能源光电子功能实验室    发布时间:2016年03月15日    浏览:

  红光是三基色(红,绿,蓝)之一,红光LED在警报信息显示系统和交通指示灯系统中具有广泛应用。红光既能避免紫外线对植物生长的损害,又促进植物的光合作用。因此,无紫外的红光LED在受控生态系统中的植物培育具有应用前景。基于ZnO/GaN pn结LED通常发射出ZnO或GaN近带边辐射复合的紫外光,将ZnO/GaN pn异质结LED的发光波长从紫外光波段大幅度调节到可见光甚至于红光波段具有重要的意义。

  武汉光电国家实验室、物理学院双聘教授高义华博士近年来一直致力于ZnO一维纳米材料基的光电器件研究。他带领博士生王玉梅和其团队,与国家脉冲强磁场中心的韩俊波副教授、韩一波博士等人合作,利用过渡金属Cu元素对ZnO进行掺杂,通过一步化学气相沉积方法,研制出了无紫外的红光p-ZnO:Cu纳米丛/n-GaN异质结LED。借助于电子从n-GaN的导带到p-ZnO:Cu深能级的界面跃迁,ZnO/GaN pn异质结LED的发光波长成功地从紫外光波段大幅度调节到红光波段。电致发光测试结果表明,该p-ZnO:Cu/n-GaN异质结LED发射了677 nm 和 745 nm的红光,为红光LED的研制提供了一种新途径。

2016年2月22日,该项成果“基于p-ZnO:Cu纳米丛/n-GaN异质结光电二极管的免紫外红色电致发光研究”(UV-free red electroluminescence from the cross-connected p-ZnO:Cu nanobushes/n-GaN light emitting diode)发表在Opt. Express (vol. 24, Issue 4, pp. 3940-3949, 2016, DOI:10.1364/OE.24.003940)上。该研究得到了国家自然科学基金(11374110,11074082,11204093,51371085,11304106,11104097)的资助。

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(a) p-ZnO:Cu/n-GaN LED的示意图,圈内为ZnO:Cu纳米丛的示意图;(b) 随电压变化的红光EL光谱图;(c) 不同电压下红光LED器件发光的光学照片;(d) p-ZnO/n-GaN LED的能级示意图。