无机半导体与有机薄膜的结合为实现复杂的混合光电子器件提供了新的策略。导电聚合物的氧化化学气相沉积(oCVD)为获得高质量的三维无机/有机光电结构提供了一条灵活且可扩展的途径。
近日,德国布伦瑞克工业大学Tobias Voss报道了利用oCVD法生长的空穴导电聚(3,4-乙二氧基噻吩)(PEDOT)在三维大长宽比微发光二极管上制备出透明的共形缠绕p型接触,解决了三维GaN技术中尚存在两个关键挑战:有机-无机混合结构的制备以及混合界面的电学性质的控制和分析。
文章要点
1)研究人员首先oCVD作为一种沉积技术实现GaN-微棒结构上与纯PEDOT的共面覆盖,接下来研究直接在n-GaN衬底上制备的共形oCVD PEDOT层构成的平面混杂结构的电学性质。随温度变化的电流-电压(I-V)测量显示出明显的二极管特性,整流比约为107 at±2 V,具有很高的时间、热稳定性和电稳定性。基于肖特基模型的I-V特性建模是一种推导势垒高度、理想性因子和开发带对齐模型。推导出的理想因子强化了由于温和沉积技术而在混合界面处具有低缺陷密度的概念。理想因子和有效势垒高度与界面电位起伏模型一致,有力支持了热离子发射是杂化界面的主要导电机制,oCVD PEDOT具有金属特性的概念。
2)针对p型oCVD PEDOT代替常用的p-GaN层的平面结构,详细讨论了有机-无机混合LEDs中oCVD PEDOT的性能。与参考的传统无机LEDs相比,GaN/PEDOT混合LEDs在相似的施加电压和接触尺寸下显示出明亮而均匀的发光,发光面积更大。与p-GaN相比,这主要是因为横向电流扩散的改善。为了验证该机理,研究人员展示了一种n-GaN/oCVD-PEDOT混合微棒阵列的电致发光(EL),并与纯无机GaN基微棒LED阵列的光学性能进行了比较。
Krieg, L., Meierhofer, F., Gorny, S. et al. Toward three-dimensional hybrid inorganic/organic optoelectronics based on GaN/oCVD-PEDOT structures. Nat Commun 11, 5092 (2020)
DOI:10.1038/s41467-020-18914-7
https://doi.org/10.1038/s41467-020-18914-7