據報導，武漢大學的研究團隊近期公布採用 PSSA（patterned sapphire with silica array）襯底來降低氮化鎵接合邊界失配問題的方法，提出 PSSA 襯底可提高銦氮化鎵、氮化鎵（InGaN/GaN）倒裝晶片可見光 LED 的效率。

PSSA 是一種具有二氧化矽陣列的圖形化藍寶石襯底。今年初，研究團隊的負責人周聖軍教授提出 PSSA 襯底可大幅提高銦氮化鎵、鋁氮化鎵（InGaN/AlGaN）UV LED 的效率。

本次研究描述了 PSSA 襯底在提高三族氮化鎵 LED 效率方面的潛力巨大。相比正裝晶片，倒裝晶片 LED 能夠解決散熱和電流分布不均勻等問題。在倒裝結構中，光主要透過透明襯底發射出來。

周教授指出，採用傳統圖形化藍寶石襯底（PSS）生長氮化鎵，由於氮化鎵在圖形化的側壁上生長會出現定位錯誤，而降低氮化鎵薄膜的穿透位錯密度向來是一大挑戰，這在很大程度上限制了內量子效率的進一步提升。

與此同時，PSS 襯底上倒裝晶片 LED 在光提取效率方面難以實現突破，因為藍寶石和空氣之間界面上的大折射率對比度是預先確定的。

反觀 PSSA 襯底，由於二氧化矽陣列錐面側壁不會形成氮化鎵島狀，因此在 PSSA 襯底上生長的 LED 可有效減少側壁區域和襯底 C 平面區域上氮化鎵之間接合邊界上出現的失配問題。

周教授表示，相比傳統 PSS 襯底的方案，PSSA 襯底上的倒裝晶片 LED 裡的矽陣列和空氣之間具有更小的折射率對比度，因此有更多的光從矽陣列折射到空氣中，從而提高光提取效率。

另外，基於結晶質量和光提取效率的提高，PSSA 襯底上倒裝晶片 LED 的外量子效率也高於 PSS 襯底上的倒裝晶片 LED。

武漢大學兩項研究皆表明 PSSA 襯底能夠比 PSS 襯底更好地起到反射和折射的作用。採用 PSSA 襯底降低了穿透位錯密度並提高了光提取效率，從而改善了 InGaN/AlGaN UV LED 以及 InGaN/GaN 倒裝晶片 LED 的效率。

（作者：LEDinside Janice；首圖來源：pixabay）