40nmのAlナノ粒子を高密度に配列させたAlGaN深紫外発光ダイオードの開発

AlGaN Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes with Localized Surface Plasmon Resonance by high-density array of 40 nm Al Nanoparticles.

• Jong Won Lee
• Gyeongwon Ha
• Jeonghyeon Park
• Hyun Gyu Song
• Jaeyong Park
• Jaeyong Lee
• Yong-Hoon Cho
• Jong-Lam Lee
• Jin Kon Kim
• Jong Kyu Kim

抄録

本研究では、高密度に配列したAlナノ粒子（NP）を媒介とした局在表面プラズモン共鳴（LSPR）の結合により、AlGaN深紫外発光ダイオード（LED）の効率が著しく向上したことを示した。平均直径40nmのAlナノ粒子は、ブロック共重合体リソグラフィーにより285nmの発光をカップリングするために、AlGaN/AlGaN多重量子井戸活性領域付近に一様に分布している。その結果、LSPRによる放射再結合寿命の減少により、内部量子効率が57.7%向上した。その結果、Al NPの配列を持つAlGaN LEDは、Al NPを持たない参照LEDと同等の電気的特性を持ち、33.3%の向上したエレクトロルミネセンスを示した。

We present a remarkable improvement in the efficiency of AlGaN deep ultraviolet light-emitting diodes (LEDs) enabled by the coupling of localized surface plasmon resonance (LSPR) mediated by a high-density array of Al nanoparticles (NPs). The Al NPs with the average diameter of ~ 40 nm were uniformly distributed near the AlGaN/AlGaN multiple quantum well active region for coupling 285 nm emission by block copolymer lithography. The internal quantum efficiency is enhanced by 57.7% due to the decreased radiative recombination lifetime by the LSPR. As a consequence, the AlGaN LEDs with the array of Al NPs show 33.3% enhanced electroluminescence with comparable electrical properties to the reference LEDs without Al NPs.