近日，西安交通大学电子科学与技术学院李强团队成功制备出全球首款基于六方氮化硼（hBN）同质结的深紫外LED芯片。这一突破性成果为深紫外光电器件的发展提供了新的研究方向，并有望推动短波段深紫外发光技术的进步。目前该研究成果已发表在国际权威期刊《先进科学》(Advanced Science)上。

论文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202414353

超宽禁带半导体材料：六方氮化硼

六方氮化硼（hBN）是一种重要的超宽禁带半导体材料，因其层状结构和独特的光电特性，在深紫外发光器件和探测器领域具有广泛的应用前景。早在2007年，研究人员便开始探索hBN材料的激子发光特性，并在后续研究中进一步揭示了其复杂的缺陷发光机理及堆叠层错对缺陷发光的影响。

近年来，科研人员通过剥离单晶hBN并结合石墨烯材料，成功研制出深紫外发光器件。然而，制备PN结型高效半导体发光器件一直是该领域的重要挑战，尤其是hBN薄膜的n型掺杂问题，长期以来被认为是重大技术瓶颈。

突破n型掺杂瓶颈，实现同质结深紫外发光

此次研究中，李强团队采用低压化学气相沉积（LPCVD）技术，在蓝宝石衬底上实现了大面积hBN单晶薄膜的外延生长。通过超高温（约1400℃）工艺提升hBN薄膜的结晶质量，并引入硫（S）元素进行替位掺杂，成功实现了n型掺杂，S掺杂浓度达1.21%。结合镁（Mg）掺杂的p型hBN薄膜，研究团队进一步制备出hBN:S/hBN:Mg同质PN结。

((d)XRD图；(e)Raman图；(f)FTIR图

PL（光致发光）测试结果表明，在同质结结构中，光生载流子在内建电场作用下漂移至空间电荷区并发生辐射复合，从而实现深紫外光（261nm-300nm）发射。这一突破不仅验证了hBN材料体系在深紫外发光领域的潜力，也为未来更短波段的深紫外半导体光电器件开发奠定了基础。

来源：西安交大

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