利用垂直石墨烯納米片的特殊結(jié)構(gòu)，促進(jìn)紫外LED器件散熱的新方法
成果簡(jiǎn)介
以氮化鋁（AlN）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的性能在LED（Light Emitting Diode）發(fā)光二極管等光電器件領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在目前市場(chǎng)上，大部分LED器件是在藍(lán)寶石襯底上外延獲得的。由于藍(lán)寶石襯底的熱導(dǎo)率低，導(dǎo)致LED器件在使用過(guò)程存在嚴(yán)重的散熱問(wèn)題。熱量的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，包括器件能耗增加、效率降低、使用壽命縮短等。尤其對(duì)大功率LED器件，高的工作電流使得散熱問(wèn)題尤為突出，因此如何有效促進(jìn)LED器件散熱是未來(lái)LED照明的考慮的一個(gè)重點(diǎn)。
北京大學(xué)的劉忠范教授和高鵬助理教授、韓國(guó)蔚山國(guó)立科學(xué)技術(shù)研究所的Feng Ding以及中科院半導(dǎo)體研究所的魏同波研究員（通訊作者）等人聯(lián)合在《Adv. Funct. Mater》期刊發(fā)表名為“Direct Growth of Nanopatterned Graphene on Sapphire and Its Application in Light Emitting Diodes”的論文，研究報(bào)道了一種通過(guò)在納米圖形化藍(lán)寶石基底（NPSS）的c-面上選擇性生長(zhǎng)石墨烯，來(lái)制備納米圖案化石墨烯的新思路，并且展示了其在外延生長(zhǎng)氮化鋁（AlN）薄膜中的應(yīng)用。在隨后的紫外發(fā)光二極管（UV-LED）應(yīng)用中，作者發(fā)現(xiàn)圖案化的石墨烯可以實(shí)現(xiàn)AlN的選擇性成核，從而保障了成核取向的一致性，并促進(jìn)AlN的快速橫向外延生長(zhǎng)（ELOG），從而得到低位錯(cuò)密度的單晶AlN薄膜。在圖形化石墨烯/NPSS基底上所制造出的UV-LED表現(xiàn)出了良好的發(fā)光性能和可優(yōu)異的可靠性。該方法適用于通過(guò)基板設(shè)計(jì)獲得各種圖案化的石墨烯，這將在石墨烯的前沿應(yīng)用中取得更大的進(jìn)步。
圖文導(dǎo)讀
小結(jié)
總之，通過(guò)利用NPSS的物理設(shè)計(jì)和化學(xué)性質(zhì)成功地實(shí)現(xiàn)了圖案化石墨烯的直接生長(zhǎng)，并展示了它們?cè)贏lN薄膜外延與LED構(gòu)筑中的關(guān)鍵應(yīng)用。這項(xiàng)工作可以激勵(lì)并提供進(jìn)一步的進(jìn)展，例如可在電子設(shè)備應(yīng)用的介電基板上控制各種圖案化的石墨烯的生長(zhǎng)，從而滿(mǎn)足石墨烯的前沿應(yīng)用。
