表面钝化对III–V族GaAs/AlGaAs纳米柱阵列LED效率及高速调制性能的影响

《ACS Photonics》：Impact of Surface Passivation on the Efficiency and High-Speed Modulation of III–V GaAs/AlGaAs Nanopillar Array LEDs

III-V半导体纳米光源在电驱动下的高效发光与高速调制特性研究，通过高注入速率（4-2.7×10^4 cm/s）实现了近45%的内部量子效率，其亚波长结构有效抑制非辐射复合，但受限于Auger复合和自热效应。该成果为纳米光子器件在高速光通信、神经形态计算及AR/VR显示中的应用奠定基础。

　　

具有深亚波长尺寸（?1 μm）的III-V族半导体纳米光源对于微型光子器件（如纳米LED和纳米激光器）至关重要。然而，这些纳米级发光体在室温下通常会经历大量的非辐射复合现象，导致效率低下且寿命极短（<100 ps）。以往的研究主要集中在光学泵浦条件下纳米LED的表面钝化机制上，而实际应用则需要电驱动的纳米LED。在这里，我们研究了泵浦强度为4至2.7 × 10^4 cm/s时对III-V族GaAs纳米LED效率及高速调制响应的影响。实验结果表明，在极高注入电流条件下，这些纳米LED的潜在内部量子效率（IQE）可达约0.45，这一效率仅受奥格复合效应和高电流密度下的自热效应的限制。这种具有高辐射复合效率和亚纳秒级调制响应的微型纳米LED为光通信、节能型光互连、AR/VR显示以及神经形态计算应用奠定了基础。