P-I-Nコアシェルアルガン/ガンナノワイアヘテロ構造に基づくUV LED N極性選択面積エピタキシーによって成長したヘテロ構造

N-極Algan/Gan Core-Shell Nanowires（NWS）から製造されたP-I-N構造を備えた紫外線発光ダイオードは、同様のGANホモ接合LEDよりも約5倍高い強度を備えた365 nmでエレクトロルミネセンスを生成しました。改善された特性は、NWコアへの自然再結合の局在化、NWシェルによるキャリアオーバーフロー損失の減少、および電流シャントの排除に起因していました。Poisson-Drift-Diffusionモデリングは、Al X Ga1-X nのX = 0.1のシェルアルモル画分が電子を効果的に閉じ、Ganコア領域に注入した穴を効果的に閉じ込めることを示しました。このおおよそのアルモル画分を標的とするアルガンオーバーコート層は、透過型電子顕微鏡のスキャンによって決定されるように、低ALコンテンツチップと高ALコンテンツシェルを持っていることがわかりました。フォトルミネッセンス分光法により、実際のAl mole画分がNWの直径依存性であることがさらに明らかになりました。ここでは、先端とシェルの組成が大径NWの公称フラックス比に向かって収束しました。

Ultraviolet light-emitting diodes fabricated from N-polar AlGaN/GaN core-shell nanowires (NWs) with p-i-n structure produced electroluminescence at 365 nm with ∼5× higher intensities than similar GaN homojunction LEDs. The improved characteristics were attributed to localization of spontaneous recombination to the NW core, reduction of carrier overflow losses through the NW shell, and elimination of current shunting. Poisson-drift-diffusion modeling indicated that a shell Al mole fraction of x = 0.1 in Al x Ga1-x N effectively confines electrons and injected holes to the GaN core region. AlGaN overcoat layers targeting this approximate Al mole fraction were found to possess a low-Al-content tip and high-Al-content shell, as determined by scanning transmission electron microscopy. Photoluminescence spectroscopy further revealed the actual Al mole fraction to be NW diameter-dependent, where the tip and shell compositions converged towards the nominal flux ratio for large diameter NWs.