西安电子科技大学郝跃课题组–石墨烯上选择性成核aln激活可转移gan用于高亮度紫光发光二极管 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子免费版

在改进过的氮化铝(aln)/石墨烯复合衬底上生长可转移gan外延层。本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法进行理论计算，进一步研究了石墨烯上aln的形成机理。aln通过其最佳成核位点选择性地在石墨烯上生长，从而导致aln通过准范德华外延在石墨烯上选择性成核。因此，利用金属有机化学气相沉积的时间分布和恒压生长方法，在石墨烯和gan之间创新性地插入了aln复合成核层。此外，通过克服石墨烯与外延层之间微弱的范德华力，在确保gan 成功剥离的同时，制备出高质量的gan外延层。预制的紫色发光二极管(led)可提供超高的光输出功率。该方法证明了实现led高质量垂直结构的可能性，以及机械转移来实现柔性照明的能力。

 figure 1 a)石墨烯/蓝宝石衬底上aln层生长示意图(gan生长过程相同)。b)完整石墨烯晶格上al原子概率分布示意图。c-e)断裂石墨烯晶格上al原子概率分布示意图，分别为1级损伤、2级损伤、3级损伤。

figure 2 a)不同时间段tdcp生长方法示意图。b)石墨烯/蓝宝石上生长的aln外延层的截面stem图。c) (b)中红线c的单质谱(eels)。

 figure 3 a)在450-800 cm^-1低波数区域中gan外延层的拉曼光谱。b)石墨烯在1200-3000 cm^-1高波数区域的拉曼光谱。c)样品3所生长的gan外延层的afm高度图。d)(002)和(e)(102)的gan膜在蓝宝石上以tdcp生长方法生长的x射线摇摆曲线。

 figure 4 a)从石墨烯/蓝宝石衬底剥离的柔性gan膜的图像。b) gan转移后衬底的sem图，右上插图为ga元素的eds图。c)转移gan后衬底在300-3000 cm^-1的拉曼光谱。d)转移gan在400-800 cm^-1的的拉曼光谱。

 figure 5 a)在目标衬底上生长的led的制造和传输过程的示意图。b)预制led中in_0.1ga_0.9n/gan mqws的横截面图。c)超晶格和mqws的高角度环状暗视野图。d) in_0.1ga_0.9n/gan qw晶格的原子分辨率stem图。e-g)元素in、ga、n对应的eds图。

 figure 6 a)半导体发光二极管的电流-电压(i-v)特性。b)制成的led的lop与注入电流的关系。c)在3至15 ma的电流下，led的电致发光(el)光谱与注入电流的关系。d)电流为20至100 ma时，制成的led的el光谱。

相关研究成果于2019年由西安电子科技大学郝跃课题组，发表在adv. optical mater. (https://doi.org/10.1002/adom.201901632)上。原文：transferable gan enabled by selective nucleation of aln on graphene for high-brightness violet light-emitting diodes