近日，半导体学领域国际科技媒体《Semiconductor Today》对复旦大学信息科学与工程学院光科系陆明课题组在全硅白光LED领域的创新工作进行了亮点报道。陆明课题组提出和成功制备了一种高亮度、广色域的全硅白光LED，该器件及技术在电泵全硅激光器、全硅照明显示以及硅光芯片片上集成等领域有很大的应用前景。研究成果以“High brightness silicon nanocrystal white light-emitting diode with luminance of 2060cd/m2”为题发表于国际知名期刊《Optics Express》（https://doi.org/10.1364/OE.437737）。光科系博士张宇宸为本文的第一作者，陆明为本文的通讯作者。

    该工作以分散在戊烷中的硅量子点作为发光物质，与氢化倍半硅氧烷以一定比例混合后匀胶，并辅以有利于电注入和光抽取的结构，从而实现全硅白光LED的发射。制备工艺、器件结构及相关性能分别如图1和图2所示，以黑硅作为器件的衬底，增强了整个器件的电注入性能，有效的提高了亮度。MoO3以及ZnO层作为空穴传输层以及电子传输层，对整个器件载流子的输运起到了平衡的作用。发光层上下包裹的两层SiO2起到了限制载流子复合区域的作用，保证载流子在发光层有效复合，从而提高亮度。

图1 Si纳米晶及发光层的制备工艺和发光层的性能表征

图2 器件结构及白光LED的发光性能

    《Semiconductor Today》的资深科技记者Mike Cooke对该工作进行了高度积极的评价 ：“硅基发光的在未来的引人之处是，它更容易与低成本硅电子器件进行单片集成。然而，由于间接带隙的性质，体硅的发光效率较低。Si纳米晶结构可以在一定程度上克服这个问题，为硅基LED创造潜力。尽管复旦大学的研究使这一前景前途光明，但目前看来，在这项技术走向商业化之前，还需要进一步的开发。”

（Further attractions of silicon-based light emission is the potentially much easier monolithic integration with low-cost silicon electronics. However, bulk silicon suffers from low efficiency of light emission due to the indirect nature of the bandgap. SiNC structuring can overcome this problem to some extent, creating the potential for silicon-based LEDs. However, while the Fudan research is promising, it seems at the moment that much further development is needed before the technology will become commercial.）

    该项目得到了国家自然科学基金（62075044）以及上海市科委基金（18JC14111500）的资助。

文章信息：

该研究以“High brightness silicon nanocrystal white light-emitting diode with luminance of 2060cd/m²”为题发表在 Optics Express， https://doi.org/10.1364/OE.437737

文章国际报道链接：

http://www.semiconductor-today.com/news_items/2021/oct/fudan-221021.shtml