GaN基450nm波长LD在阈值处的反常电学特性

精确表征了GaN基450nm 波长LD的电学 特性,表观测量的电学参量在阈值附近都出现了明显的突变。器件的(IdV/dI-I)曲线在阈值处突 然上跳。与此对应,其他电学参量在阈值处的突变也与以往观察到的窄带隙780nm 波长LD在阈值处的突变完全反向。表观特性的反常必定造成反常的结特性,利 用 ac－IV方法精确表征了器件的结特性,在阈值区各结电学参 量的突变趋势与以往报道的 窄带隙780nm波长LD也完全相反。光学实验表明,在阈值区内(约3mA)光功率增加 近1个量级。光特性的突然增加必定与电学特性的突变存在必然联系。所有这些反常的电学 特性是传统的激光器理论难以解释的,将促使LD理论的进一步发展。     

半导体GaN基蓝光发光二极管的精确电学特性

对传统的电容-电压(C-V)、电流 -电压(I-V)测量方法和我们自建的表征方法测量得到的蓝光发光二极管(L ED)正向特性的结 果做了详细的对比分析,发现传统测量方法得到的电学参量是不够精确的。但是传统C-V方法得到的表观电容以及我们自建方法得到的结电容在大电压和低 频率下都表现出了明显的负值,该实验结果与经典肖克莱理论相冲突。此外,我们精确 地得到了负的结电容以及结电导随电压和频率变化的经验表达式。这将为半导体二极管的正 向电学特性的理论研究提供实验基础。     

激光二极管正向电特性的精确检测

采用正向交流特性结合I-V特性的方法,检测了激光二极管的串联电阻、理想因子、结电压和结电容与外加电压或电流的关系.首次发现,激光二极管的结电压、串联电阻、理想因子和结电容在阈值附近同时出现了明显的阶跃,之后结电压呈现饱和.此外还观察到,在较低的测试频率和较大的正向电压下,激光二极管的结电容具有负值.     

发光二极管中负电容的测试及判定

利用正向交流（a.c.）小信号方法对发光二极管（LEDs）的电容-电压特性进行了研究，观察到了发光二极管中的负电容现象，并且测试频率越低、正向偏压越高，负电容现象越明显，给出了证实负电容确实存在的判定性试验。     

激光二极管正向电特性的精确检测

采用正向交流特性结合I-V特性的方法,检测了激光二极管的串联电阻、理想因子、结电压和结电容与外加电压或电流的关系.首次发现,激光二极管的结电压、串联电阻、理想因子和结电容在阈值附近同时出现了明显的阶跃,之后结电压呈现饱和.此外还观察到,在较低的测试频率和较大的正向电压下,激光二极管的结电容具有负值.     

发光二极管中负电容现象的实验研究

对各种发光二极管（LEDs）的负电容（NC）进行了研究。实验结果表明，所有的LEDs都展示了NC现象。电压调制发光（VMEL）实验确认，在发光有源区中注入载流子引起的强发光复合是产生NC现象的基本原因。测量还表明，不同的LEDs的NC随电压和频率的变化规律是类似的；测试频率越低，正向偏压越高，NC现象越明显。     

发光二极管中负电容现象的机理

为解释发光二极管（LEDs）中的负电容（NC）现象，提出了在有源区与局部强复合效应有关的新模型，首次通过对载流子连续性方程的求解导出了NC的解析表达式。理论结果表明，在一定的范围内激活区载流子复合速率越大，LEDs中的NC效应越显著，这与实验结果完全一致。它表明，LEDs中的NC是由其激活区载流子复合引起的，而非外部原因造成。     

Accurate dependences of spontaneous emission factor, lifetime, and photon lifetime on threshold current

Using the rate equation, several optical methods of characterizing the threshold of a laser diode(LD) were analyzed. The thresholds determined by all methods are consistent if the spontaneous-emission-coefficient(β) is small. If β>0.05, the thresholds obtained by different methods are different. Especially, for micro-nano LDs with a large β, these methods are starting to become inaccurate. However, the d^2S/dI^2-I is a relatively accurate method to characterize threshold of these LDs compared to other methods. The effects of the spontaneous-emission-lifetime(τsp) and the photon-lifetime(τp) on thresholds were analyzed. The exact functions between the threshold and the β, τsp and τp were obtained.     

半导体激光器在阈值处电学性质突变对应的物理图像

对激光二极管(LDs)在阈值处不连续的电学特性作了详细分析,结果发现,各电学参量的突变之间存在紧密的内在关联。由表观IdV/dI-I曲线在阈值处的跳跃能直接得出结电导、结电压、串联电阻和理想化因子在阈值处的突变,因而证实传统的电学测量方法只能描述平均效果,忽略了各电参量随正向电流变化的详细信息。进一步实验表明,LDs在阈值附近的电特性的突变与光激射密切相关,这将为改进现有的LDs理论提供帮助。     

半导体激光器在阈值处电学性质突变对应的物理图像

对激光二极管(LDs)在阈值处不连续的电学特性作了详细分析,结果发现,各电学参量的突变之间存在紧密的内在关联。由表观IdV/dI-I曲线在阈值处的跳跃能直接得出结电导、结电压、串联电阻和理想化因子在阈值处的突变,因而证实传统的电学测量方法只能描述平均效果,忽略了各电参量随正向电流变化的详细信息。进一步实验表明,LDs在阈值附近的电特性的突变与光激射密切相关,这将为改进现有的LDs理论提供帮助。