利用垂直石墨烯納米片的特殊結(jié)構(gòu)，促進紫外LED器件散熱的新方法
成果簡介
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。在目前市場上，大部分LED器件是在藍寶石襯底上外延獲得的。由于藍寶石襯底的熱導(dǎo)率低，導(dǎo)致LED器件在使用過程存在嚴重的散熱問題。熱量的產(chǎn)生會帶來一系列問題，包括器件能耗增加、效率降低、使用壽命縮短等。尤其對大功率LED器件，高的工作電流使得散熱問題尤為突出，因此如何有效促進LED器件散熱是未來LED照明的考慮的一個重點。
北京大學(xué)的劉忠范教授和高鵬助理教授、韓國蔚山國立科學(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，研究報道了一種通過在納米圖形化藍寶石基底（NPSS）的c-面上選擇性生長石墨烯，來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AlN的快速橫向外延生長（ELOG），從而得到低位錯密度的單晶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。該方法適用于通過基板設(shè)計獲得各種圖案化的石墨烯，這將在石墨烯的前沿應(yīng)用中取得更大的進步。
圖文導(dǎo)讀
小結(jié)
總之，通過利用NPSS的物理設(shè)計和化學(xué)性質(zhì)成功地實現(xiàn)了圖案化石墨烯的直接生長，并展示了它們在AlN薄膜外延與LED構(gòu)筑中的關(guān)鍵應(yīng)用。這項工作可以激勵并提供進一步的進展，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，從而滿足石墨烯的前沿應(yīng)用。
