光电论坛第二十三期
Material Challenges for InGaN-based G
主讲：Prof.Fernandao A. Ponce
时间：2009年5月31日
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Abstract：
The last two decades have seen significant advances in the development of visible light emitting devices and diode lasers. Red and blue lasers are now available commercially. But green light, with the highest response for the human eye, remains the most difficult to achieve efficiently using semiconductor materials. This is due to the physical nature of the InGaN alloys used for this purpose. There are three important aspects of InGaN alloys which need to be understood and controlled: (a) relaxation of lattice misfit, (b) thermodynamic instability, (c) polarization effects. This talk will review recent advances in understanding the complexity of the physics of these materials and will discuss the perspectives for achieving high efficiency green light emitting devices.
报告摘要： 2009年5月31日下午15：00，来自美国亚利桑那州立大学物理系的Fernando A. Ponce教授做客光电论坛第二十三期，作了题为“InGaN基绿色发光器件的材料所面临的挑战” （“Materials challenges for InGaN-based light emitting devices”）的报告。本期论坛由光电国家实验室新型半导体材料与器件研究团队负责人陈长清教授主持，校长助理、光电国家实验室和光电学院党总支书记林林，武汉光电国家实验室（筹）、光电学院、物理学院、材料学院等的部分师生等参加了本期论坛。 Fernando A. Ponce教授首先介绍了自Thomas Edison以来，人类在照明技术上的发展历程，指出了传统白炽灯和荧光灯照明的两大弊端：巨大的能耗和对环境的污染。针对这两大弊端，新兴的半导体固态照明技术应运而生。要取代传统的照明技术，必须得实现大功率的白光照明。接着，Ponce 教授介绍了可见光LED的发展历程，并指出白光照明需要靠两种途径来实现：一是实现高效率的红、绿、蓝三原色LED，二是通过实现高效率的紫色或紫外光LED来激发磷光发光。然而，这两种途径都存在着困难，在(Al, In)GaN材料体系中，随着Al或In组分的增加，利用该材料体系制作高效率LED的难度越来越大。针对InGaN绿光发光材料内外量子效率低下给我们提出的挑战，Ponce教授作了深入的介绍，指出极化场的存在在其中扮演了至关重要的作用。Ponce教授进一步指出，深入了解InGaN材料的物理性质及找出内量子效率如此低下的根本原因，是当前最大的挑战。接着，教授详细介绍了他所领导的团队利用透射电镜针对这一挑战做出的一系列工作：对GaN基薄膜材料外延生长过程中存在的缺陷、各种界面态、异质外延存在的晶格失配及由此带来的内部极化电场和极化电荷等特性进行了表征研究。然后，他介绍了他们小组利用电子全息术直接确定InGaN/GaN和AlGaN/GaN等结构的能带和极化电场的工作，包括在量子阱中观察到强度为2MV/cm的压电电场，在GaN基p-n结中观察到H-钝化效应以及揭示了AlGaN/GaN 超晶格中的二维电子气和二维空穴气的特性。最后，Ponce教授总结了整个报告的内容，并指出了对这些氮化物半导体材料的特性进行深入的探索、开发和运用，将促使新一代照明技术在整个世界范围内的普及。 这些前沿的知识和最新的研究进展，涉及到物理、材料、器件、光谱等多个领域，引起了在座师生的浓厚兴趣。在报告结束后，老师和学生积极提问，Ponce教授仔细听取了每一个问题，并一一给出了详尽的回答。大家以热烈的掌声感谢F. A. Ponce教授的精彩报告。
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