Um die Einschränkungen des engen Spektrums herkömmlicher AlGaN-basierter Leuchtdioden zu überwinden, wurde eine Struktur der aktiven Zone entworfen und erfolgreich eine AlGaN-basierte Breitbandspektrums-LED hergestellt. Diese Studie erreichte die Spektrumerweiterung durch ein Gleichgewicht zwischen der Lichtemission der Quantenmulden und der Defektemission in der p-Typ AlGaN-Schicht. Experimente zeigten, dass die Verwendung von Quantenmulden mit allmählicher Zunahme des Al-Gehalts entlang der Richtung der c-Achse eine wirksame Barriere in der Nähe der p-Seite der aktiven Zone bilden kann. Diese Barriere reduziert die Einspritzung von Löchern in die Quantenmulden, schwächt die Strahlungsrekombination in der aktiven Zone und blockiert eine große Menge an Löchern in der p-Typ-Schicht, wodurch die Defektemission mit größerer Spektralbreite verstärkt wird, was das Gesamtemissionsspektrum erweitert. Die zusätzliche Einführung von Quantenmulden mit hohem Al-Gehalt trägt nur begrenzt zur Spektrumerweiterung bei und wirkt hauptsächlich als eine hohe Barriere, die die Einspritzung und Verteilung der Ladungsträger in den mehreren Quantenmulden beeinflusst. Schließlich zeigten Geräte mit Quantenmulden, deren Al-Gehalt allmählich entlang der c-Achse zunimmt und bei denen jede Quantenmulde eine festgelegte Al-Konzentration besitzt, die beste Breitbandspektrumsleistung mit einer Halbwertbreite des elektrolumineszenten Spektrums von etwa 41,4 nm. Darüber hinaus kombinierte diese Studie dieses Gerät mit einem Strahlkoppler, um ein UV-Lichtquellensystem mit einer Wellenlängenabdeckung von 260 bis 400 nm zu demonstrieren, was seine Wirksamkeit zur Erweiterung des Spektralbereichs und zur Reduzierung der Systemintegrationskomplexität bestätigte. Diese Forschung legt eine solide Grundlage für die Entwicklung kompakter, spektral anpassbarer fortschrittlicher UV-Lichtquellensysteme und fördert die praktische Nutzung von breitbandspektralen UV-Lichtquellen.

Breitbandspektrum; UV-Lichtquelle; AlGaN; LED; Mehrfach-Quantenmulden