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:
3
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
-
01
点击次数:
16
来源：厦门大学固体氧化物电池作为高效的能源转换设备，在可持续能源体系中扮演着重要角色。然而，传统钙钛矿型空气电极面临着活性有限、稳定性差和电化学性能衰减快等挑战，限制了其广泛应用。近日，能源学院孙毅飞副教授团队与利物浦大学屠昕教授、科廷大学邵宗平教授合作，在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为"Co-expression of multi-genes for...
2025
-
04
-
01
点击次数:
15
来源：自然资源部据Mining.com网站报道，塔隆金属公司（Talon Metals Corp）在美国明尼苏达州的塔马拉克（Tamarack）镍矿取得一个块状硫化物发现，可能使得现有铜镍钴资源量大幅增长。26日，公司在公告中称，已经把新的钻探结果用于资源量更新，为支撑环境许可申请，准备完成一项可行性研究。工作过程中，勘探团队对以前的一个钻孔进行了检查，该孔在707.75米深处见到明显矿化，见矿8...
2025
-
03
-
31
点击次数:
121
光致伸缩效应是材料在光照下产生非热形变的现象，能够将光能直接转化为机械能，在光机电领域具有重要应用前景。目前研究人员已在半导体、铁电材料、液晶高分子及杂化钙钛矿等多种体系中观察到该效应，但不同材料的机理和性能差异显著。迄今为止，多数无机固体材料的光致伸缩强度普遍低于0.01%，相较铁电材料的电致应变（0.1%）存在数量级差距，难以满足实际应用需求。开发高性能无机光致伸缩材料，成为该领域长期以来的核...
2025
-
03
-
31
点击次数:
125
来源：X-MOL在材料科学领域，组装研究显著推动了将分子基元转化为具有新特性和功能的新材料。通过精巧的自组装，研究人员能够实现一些在分子层面上不可能出现的现象和特性，例如将非手性分子组装成手性结构、使同一发光分子在不同组装状态下表现不同的发光特性、以及实现室温磷光和聚集诱导发光等。这些突破在化学传感、分子封装、光学编码等领域引起了广泛关注。在相关组装研究中，稀土发光配合物尤其引人注目。这类配合物将...