基于晶格工程架构的高效堆叠III族氮化物紫外B波段发光器件研究

为解决AlGaN基紫外B波段(UVB, 280-320 nm)发光器件存在的"UVB效率鸿沟"问题，研究人员通过表面预处理构建晶格工程架构，利用金属有机物分解形成的纳米晶石墨掩模实现可控外延横向生长，将AlN应力从压应变连续调控至2.51 GPa张应变(应变率0.51%)，最终使310 nm UVB LED的壁插效率突破至4.88%，为医疗应用领域提供了高效解决方案。

　　

在医疗领域具有独特应用的AlGaN基紫外B波段(UVB, 280-320 nm)发光器件长期受困于"UVB效率鸿沟"这一技术瓶颈。究其根源，低铝含量AlGaN与AlN之间显著的晶格失配会导致外延堆叠过程中产生强压缩应力，进而引发位错增殖和表面粗糙化。研究团队创新性地采用表面预处理技术，通过金属有机物分解形成致密离散的纳米晶石墨掩模，实现了可控的外延横向生长模式。这种晶格工程架构成功将AlN的应力状态从压缩态连续调控至2.51 GPa的张应变状态(应变率0.51%)，使其面内晶格常数与自由态Al_0.79Ga_0.21N达到等效匹配。该突破性技术不仅实现了高质量全铝含量AlGaN外延生长(特别是铝含量低于50%的体系)，更使310 nm UVB发光二极管(LED)的性能获得显著提升——最大壁插效率(Wall-Plug Efficiency, WPE)达到4.88%，为紫外光疗等医疗应用提供了高效可靠的光源解决方案。