在日本筑波大學(xué)3月末的09年春季度「第56屆應(yīng)用物理學(xué)聯(lián)合演講會(huì)」上,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所發(fā)佈開(kāi)發(fā)出了用金剛石作半導(dǎo)體的深紫外LED。
此次開(kāi)發(fā)的深紫外LED采用在2mm見(jiàn)方的金剛石底板上層疊p-i-n結(jié)構(gòu)金剛石半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)。采用發(fā)光波長(zhǎng)為235nm深紫外線,注入320mA電流時(shí)的輸出功率為30μW。產(chǎn)綜研能源技術(shù)研究部門主要研究員表示,目前已接近實(shí)用水平。
產(chǎn)綜研表示,該LED具有兩大特點(diǎn)。
(1)即使接通大電流發(fā)光效率仍繼續(xù)增加。比如即使通過(guò)直徑為120μm的電極接通電流密度超過(guò)2000A/cm2的電流,發(fā)光效率也不會(huì)達(dá)到飽和,而是繼續(xù)升高。目前,使用競(jìng)爭(zhēng)材料AlGaN類半導(dǎo)體的深紫外LED的工作電流密度最大約為500A/cm2。
(2)耐高溫。即使將溫度從室溫提高到420℃,發(fā)光強(qiáng)度也不減弱,而是繼續(xù)增強(qiáng)。金剛石LED與普通LED不同,用「激子(exciton)」的產(chǎn)生作發(fā)光原理。激子是類似粒子一樣運(yùn)動(dòng)的電子•空穴對(duì)。不過(guò),一般情況下并不耐熱,大部分激子很快就會(huì)破裂。而金剛石LED產(chǎn)生的激子「非常穩(wěn)定,即使在600℃的溫度下也不破裂」(產(chǎn)綜研能源技術(shù)研究部門電力能源基礎(chǔ)部特別研究員牧野俊晴)。這就是耐高溫的原因。
此前,用作金剛石LED底板的金剛石價(jià)格非常高,而且只能得到數(shù)mm見(jiàn)方的金剛石底板,無(wú)法達(dá)到實(shí)用化水平。對(duì)此產(chǎn)綜研研究院牧野等表示:「目前正在開(kāi)發(fā)在硅外延片上層疊多結(jié)晶金剛石半導(dǎo)體膜的技術(shù)。效率也只比此次開(kāi)發(fā)的LED低1位數(shù)。由于采用硅和甲烷等極為常見(jiàn)的材料,所以投入實(shí)用的話,能以非常低的成本制造金剛石LED」。