近日，西安交通大學電子科學與技術學院李強團隊成功制備出全球首款基于六方氮化硼（hBN）同質結的深紫外LED芯片。這一突破性成果為深紫外光電器件的發展提供了新的研究方向，并有望推動短波段深紫外發光技術的進步。目前該研究成果已發表在國際權威期刊《先進科學》(Advanced Science)上。

論文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202414353

超寬禁帶半導體材料：六方氮化硼

六方氮化硼（hBN）是一種重要的超寬禁帶半導體材料，因其層狀結構和獨特的光電特性，在深紫外發光器件和探測器領域具有廣泛的應用前景。早在2007年，研究人員便開始探索hBN材料的激子發光特性，并在后續研究中進一步揭示了其復雜的缺陷發光機理及堆疊層錯對缺陷發光的影響。

近年來，科研人員通過剝離單晶hBN并結合石墨烯材料，成功研制出深紫外發光器件。然而，制備PN結型高效半導體發光器件一直是該領域的重要挑戰，尤其是hBN薄膜的n型摻雜問題，長期以來被認為是重大技術瓶頸。

突破n型摻雜瓶頸，實現同質結深紫外發光

此次研究中，李強團隊采用低壓化學氣相沉積（LPCVD）技術，在藍寶石襯底上實現了大面積hBN單晶薄膜的外延生長。通過超高溫（約1400℃）工藝提升hBN薄膜的結晶質量，并引入硫（S）元素進行替位摻雜，成功實現了n型摻雜，S摻雜濃度達1.21%。結合鎂（Mg）摻雜的p型hBN薄膜，研究團隊進一步制備出hBN:S/hBN:Mg同質PN結。

((d)XRD圖；(e)Raman圖；(f)FTIR圖

PL（光致發光）測試結果表明，在同質結結構中，光生載流子在內建電場作用下漂移至空間電荷區并發生輻射復合，從而實現深紫外光（261nm-300nm）發射。這一突破不僅驗證了hBN材料體系在深紫外發光領域的潛力，也為未來更短波段的深紫外半導體光電器件開發奠定了基礎。

來源：西安交大

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