生长温度对InGaN/GaN多量子阱LED光学特性的影响

利用低压MOCVD系统,在蓝宝石衬底上外延生长了InGaN/GaN多量子阱蓝紫光LED结构材料.研究了生长温度对有源层InGaN/GaN多量子阱的合金组分、结晶品质及其发光特性的影响.结果表明当生长温度从730℃升到800℃时,LED的光致发光波长从490nm移到380nm,室温下PL谱发光峰的半高全宽从133meV降到73meV,表明了量子阱结晶性的提高.高温生长时,PL谱中还观察到了GaN的蓝带发光峰,说明量子阱对载流子的限制作用有所减弱.研究表明,通过改变生长温度可以对LED发光波长及有源层InGaN的晶体质量实现良好的控制.     

InGaN绿光LED中p型GaN层的优化设计

InGaN绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量,InN与GaN之间较大的晶格失配度使得该结构的稳定性下降.由于量子阱结构生长完成之后的p型GaN的生长温度要远高于量子阱结构生长温度,因此,p型GaN的生长过程对多量子阱质量有重大影响.论文探讨了p型GaN的生长温度与厚度对绿光LED的材料结构及器件性能的影响.研究发现,p-GaN过高的生长温度和过大的厚度都能加剧多量子阱结构中In组分的波动,使得发光峰宽化,同时降低绿光量子阱的发光效率.论文据此提出了优化的p型GaN生长温度与厚度,探讨了量子阱保护层对InGaN绿光LED性能的影响,该结构有利于增强绿光LED发光波长的稳定性.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN 和 InGaN/AlGaN 多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品，进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量. PL测量结果表明，相对于带有蓝宝石衬底的样品，InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移，而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移；喇曼光谱的结果表明，激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1. 这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放，但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化. XRD的结果证实了这一结论.     

红橙光InGaN/GaN量子阱的结构与光学性质研究

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长了具有高In组分InGaN阱层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构,高分辨X射线衍射(HRXRD)ω-2θ扫描拟合得到阱层In含量28%。比较大的表面粗糙度表明有很大的位错密度。室温下光致荧光(PL)研究发现该量子阱发射可见的红橙光,峰位波长在610 nm附近。变温PL(15～300 K)进一步揭示量子阱在低温下有两个发光机制,对应的发射峰波长分别为538 nm和610 nm。由于In分凝和载流子的局域化导致的载流子动力改变,使得量子阱PL发光峰值随温度增加呈明显的"S"变化趋势。     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN多量子阱的变温发光特性研究

采用低压金属有机化学沉积方法制备了InGaN/GaN多量子阱.变温PL测量发现,量子阱发光强度具有良好的温度稳定性,随着温度升高(10～300K),发光强度只减小到1/3左右.分析认为,InGaN/GaN多量子阱的多峰发光结构是由多量子阱的组分及阱宽的不均匀引起的.随着温度升高,GaN带边及量子阱的光致发光均向低能方向移动,但与GaN带边不同,量子阱发光峰值变化并不与通过内插法得到的Varshni经验公式相吻合,而是与InN带边红移趋势一致,分析了导致这种现象的可能因素.还分析了量子阱发光寿命随温度升高而减小的原因.     

408nm InGaN/GaN LED的材料生长及器件光学特性

通过提高InGaN量子阱结构的生长温度,降低量子阱In组分的掺入效率,提高InGaN/GaN量子阱结构生长质量,缩短LED输出波长等手段,实现了紫光LED高效率输出.采用高分辨率X射线双晶衍射、扫描隧道显微镜和光致发光谱技术研究了高温生长InGaN/GaN多量子阱的结构和光学特性.封装后的300μm×300μm LED器件在20mA的注入电流下输出功率为5.2mW,输出波长为408nm.     

408nm InGaN/GaN LED的材料生长及器件光学特性

通过提高InGaN量子阱结构的生长温度,降低量子阱In组分的掺入效率,提高InGaN/GaN量子阱结构生长质量,缩短LED输出波长等手段,实现了紫光LED高效率输出.采用高分辨率X射线双晶衍射、扫描隧道显微镜和光致发光谱技术研究了高温生长InGaN/GaN多量子阱的结构和光学特性.封装后的300μm×300μm LED器件在20mA的注入电流下输出功率为5.2mW,输出波长为408nm.     

AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器的优化设计

采用一维传递矩阵法模拟计算了AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器(发射波长为396.6nm)的波导特性.以光限制因子、阈值电流密度和功率效率作为优化参量,获得激光器的优化结构参数为:3周期量子阱In0.02Ga0.98N/In0.15Ga0.85N(10.5nm/3.5nm)作为有源层,90nm In0.1Ga0.9N为波导层,120周期Al0.25Ga0.75N/GaN(2.5nm/2.5nm)为限制层.     

Near-Infrared InGaN Alloys Grown on High-In-Composition InGaN Buffer Layer

Semiconductors - Near-infrared InGaN alloys were grown on a strain-relaxed high-In-composition InGaN buffer layer based on GaN/sapphire substrate by plasma assisted molecular beam epitaxy. The In...     

Growth of InGaN and double heterojunction structure with InGaN back barrier

We study the growth of an InGaN and AIGaN/GaN/InGaN/GaN double heterojunction structure by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).It is found that the crystal quality of the InGaN back barrier layer significantly affects the electronic property of the AIGaN/GaN/InGaN/GaN double heterojunction.A high crystal quality InGaN layer is obtained by optimizing the growth pressure and temperature.Due to the InGaN layer polarization field opposite to that in the AIGaN layer,an additional potential barrier is formed between the GaN and the InGaN layer,which enhances carrier confinement of the 2DEG and reduces the buffer leakage current of devices.The double heterojunction high-electron-mobility transistors with an InGaN back barrier yield a drain induced barrier lowering of 1.5 mⅤ/Ⅴ and the off-sate source-drain leakage current is as low as 2.6μA/mm at VDs = 10 Ⅴ.     

InGaN与采用InGaN作为背势垒的双异质结的生长

我们研究了采用MOCVD生长了InGaN与InGaN和AlGaN/GaN/InGaN/GaN双异质结。我们发现InGaN的质量会严重影响AlGaN/GaN/InGaN/GaN双异质结的特性。通过优化生长压力与生长温度得到高结晶质量的InGaN薄膜。由于InGaN的极化方向与AlGaN的相反,使得GaN层与InGaN层之间出现了一个高势垒,提高了载流子的限域性并且降低了缓冲层的漏电。采用InGaN作为背势垒的双异质结的DIBL仅为1.5 mV/V。当VDS= 10 V时,测量得到的关态漏电流为2.6 µA/mm。     

InGaN microring light-emitting diodes

The fabrication and performance of an InGaN light-emitting diode (LED) array based on a microring device geometry is reported. This design has been adopted in order to increase the surface area for light extraction and to minimize losses due to internal reflections and reabsorption. Electrical characteristics of these devices are similar to those of a conventional large-area LED, while the directed light extraction proves to be superior. In fact, these devices are found to be more efficient when operated at higher currents. This may be attributed to improved heat sinking due to the large surface area to volume ratio. The potential applications of these devices are also discussed.     

InGaN LEDs still headlining

Just a few years ago blue-green LEDs were an expensive curiosity with little practical application owing to their inferior price/performance. While the opto industry was making millions of low-cost longer wavelength LEDs, the blue emitters were lagging far behind. However, all that has changed and recently we were treated to an intriguing ironic twist: two of the world's opto leaders were almost coincidentally making announcements that overlapped each other's areas of interest. While Nichia was demonstrating InGaN amber LEDs, HP was gearing up for InGaN blue-green LEDs.     

InGaN/GaN超晶格垒层用于InGaN发光二极管发光增强研究

设计了InGaN/GaN超晶格垒层替代p-GaN和n-GaN附近传统GaN垒层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)发光二极管(LEDs)结构。通过数值方法模拟出两种LED结构的光功率-电压(L-V)曲线、电致发光(EL)谱、能带图、电子浓度分布和辐射复合速率。结果表明InGaN/GaN超晶格替代n-GaN附近GaN垒层的LED结构比替代p-GaN附近GaN垒层的LED显示出更高的发光强度。这种发光增强的原因是InGaN/GaN超晶格替代n-GaN附近GaN垒层可以提高电子注入效率和辐射复合速率。     

InGaN multiple quantum well based light-emitting diodes with indium composition gradient InGaN quantum barriers

To improve the internal quantum efficiency(IQE) and light output power of In Ga N light-emitting diodes(LEDs), we proposed an In-composition gradient increase and decrease In Ga N quantum barrier structure. Through analysis of its P-I graph, carrier concentration, and energy band diagram, the results showed that when the current was 100 m A, the In-composition gradient decrease quantum barrier(QB) structure could effectively suppress electron leakage while improving hole injection efficiency, re...