新闻网讯（通讯员周圣军）近日，《科学通报》（Science Bulletin，影响因子18.9）在线发表了武汉大学动力与机械学院、工业科学研究院周圣军教授团队利用柔性纳米压印技术制备图形衬底实现高性能氮化物发光二极管（Light-emitting Diodes，LEDs）芯片制造的最新科研成果。
III族氮化物材料在现代半导体光电子器件的发展中具有重要意义，在LED、激光器、太阳能电池、光电探测器等领域展现出广泛的应用价值。然而，由于衬底和外延层之间的晶格失配，异质外延生长的氮化物材料中存在很高的位错密度，限制了器件的光电性能。此外，由于氮化物材料的折射率与空气及衬底材料的折射率相差较大，光在氮化物与衬底界面处会发生全反射，降低了器件的光提取效率。因此，开发高质量氮化物外延生长衬底模板是提升III族氮化物半导体器件光电性能的关键。
蓝宝石衬底翘曲面型图
周圣军教授团队提出了一种柔性纳米压印技术在蓝宝石衬底上加工二氧化硅微结构阵列的方法。由于蓝宝石衬底具有翘曲，采用光刻工艺难以保证微结构阵列的一致性，而柔性纳米压印技术能够完全适应衬底翘曲，实现均匀分布的微结构阵列制备。与传统的图形化蓝宝石衬底相比，具有二氧化硅微结构阵列的蓝宝石衬底不仅可以抑制氮化镓材料在锥形图案侧壁上的生长，降低外延层的位错密度，提高器件有源区的发光效率，而且可以对量子阱有源区辐射光子的传播方向进行再调制，更有效地将来自有源区的光耦合进入芯片上下表面的逃逸光锥，提高Mini-LED显示芯片的光提取效率。柔性纳米压印工艺为在曲面上制备微结构提供了高质量、高效率的解决方案。
柔性纳米压印技术制备微结构阵列
武汉大学动力与机械学院博士研究生崔思远和孙珂为论文共同第一作者，周圣军教授和刘胜院士为共同通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和江西兆驰半导体有限公司的支持。武汉大学科研公共服务条件平台提供了表征测试方面的支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927324002640
（实习生：陈紫菡 编辑：张丽平）
