闽都创新实验室开发出直接在GaN LED外延层上无转移生长2英寸晶圆级图案化石墨烯的技术
日期：
2023-12-06
浏览次数:
4
GaN发光二极管（LED）是重要发光和显示器件。氧化铟锡（ITO）透明电极是其关键部件，但铟资源的稀缺却使其成本增加。化学气相沉积（CVD）石墨烯面积大、质量高，是ITO的理想替代品，各国CVD石墨烯在GaN光电器件应用的报道都在激增。然而，这些研究只停留在实验室基础研究阶段。限制其实用化的根本瓶颈在于，常规CVD生长技术中，必须将原子级厚度的石墨烯从金属催化剂剥离转移至GaN，其过程不仅可控性差，而且易产生孔洞、褶皱。 鉴于此，闽都创新实验室/福州大学孙捷团队另辟蹊径，开发了一种直接在GaN LED外延层上无转移生长2英寸晶圆级图案化石墨烯的技术。仅在600°C沉积温度下，通过CVD在3分钟内就可直接在GaN上合成作为透明电极和散热器的高质量石墨烯。采用的Co薄层既用作石墨烯生长的催化剂，也同时用作干法刻蚀GaN台面的掩模，这种二合一的巧妙工艺设计大提高了半导体器件制程的效率。由于石墨烯的生长只在催化剂表面发生，而催化剂已经事先图形化了，这就使得石墨烯自动被图形化。因此，本技术包含了一种石墨烯的无光刻图形化工艺，避免了石墨烯与光刻胶接触导致污染和掺杂等棘手问题。之后，使用该团队独创的“穿透腐蚀法”，腐蚀液可穿过PMMA薄层和石墨烯层，柔和地去除掉Co，使石墨烯和p-GaN之间实现欧姆接触，接触电阻率仅为0.421Ωcm2。石墨烯面电阻为631.2Ωsq−1。实验中，通过更低的结温和热阻，证明该器件在散热性能方面也优于同类的无石墨烯LED。该研究工作除实现了优异的器件性能外，更重要的是，所开发的二维材料技术是可按比例放大的，石墨烯不需要转移，工艺与半导体平面工艺兼容，这就向二维材料的真正实用化迈出了关键一步。研究成果以“Transfer-free rapid growth of 2-inch wafer-scale patterned graphene as transparent conductive electrodes and heat spreaders for GaN LEDs”为题发表Nature合作期刊npj 2D Materials and Applications，第一作者为博士生熊访竹，通信作者为闽都创新实验室和福州大学的孙捷教授。孙捷教授是世界上最早进行氮化镓外延层上直接生长石墨烯的研究者。 文章链接：https://doi.org/10.1038/s41699-023-00434-9
Hot News
/
相关推荐
2025
-
04
-
25
点击次数:
16
来源：厦门稀土材料研究中心在深空深海等极端环境下，核电池可替代传统化石能源、太阳能实现长时间电力供给。随着深空深海探测任务（火星探测、极地信标等国家重大需求）的不断深化，同位素热光伏电池（RTPV）成为有潜力实现千瓦级大功率输出的核电池首选。目前，美国、俄罗斯、日本等国家在RTPV系统开发上处于领先地位，而我国在该领域的开发尚处于起步阶段。在RTPV系统中，选择性发射体是决定能量转换效率的关键器件...
2025
-
04
-
25
点击次数:
17
来源：化学与分子工程学院过渡金属通常具有亲电性，呈现正价态。负价过渡金属配合物较为罕见，需要电子受体配体的支撑才能相对稳定，如铁族金属羰基配合物阴离子[Ni(CO)3]2-，此时过渡金属的价态仅为形式负价。即便如此，含形式负价的过渡金属配合物通常难以在常温固相条件下稳定存在，因此缺少过渡金属负价态的明确光谱学证据（X射线吸收光谱），限制了对过渡金属特殊负价态和亲核性的认识。近日，北京大学施祖进联...
2025
-
04
-
24
点击次数:
37
来源：清华大学出版社期刊中心选择性发射体是决定放射性同位素热光伏（RTPV）系统能量转换效率的关键部件之一。开发具有高选择性发射率、高光谱效率和优异高温稳定性的选择性发射体可以有效提高RTPV系统的能量转换效率和服役寿命。为了调节选择性发射率和光谱效率，制备了一系列与GaSb半导体匹配的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0.2)选择性发射体。所制备的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0...
2025
-
04
-
24
点击次数:
35
来源：北京理工大学近日，北京理工大学吕红金课题组在多金属氧簇导向的银团簇合成方面取得重要进展。相关成果以“Wearing Gigantic Silver Armor on Transition-Metal-Containing Polyoxometalates: Formation of Supertetrahedral Intercluster Compounds”为题发表在国际知名化学期刊《A...