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.     

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/GaN MQW双波长LED的MOCVD生长

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)系统生长了InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管(LED).发现在20 mA正向注入电流下空穴很难输运过蓝光和绿光量子阱间的垒层,这是混合量子阱有源区获得双波长发光的主要障碍.通过掺入一定量的In来降低蓝光和绿光量子阱之间的垒层的势垒高度,增加注入到离p-GaN层较远的绿光有源区的空穴浓度,从而改变蓝光和绿光发光峰的强度比.研究了蓝光和绿光量子阱间垒层In组分对双波长LED的发光性质的影响.此外,研究了双波长LED发光特性随注入电流的变化.     

MOVPE生长的GaN基蓝色与绿色LED

报道用自行研制的LP－MOVPE设备,在蓝宝石（α－Al2O3)衬底上生长出以InGaN为有源区的蓝光和绿光InGaN/AlGsN双异质结构以及InGaN/GaN量子阱结构的LED,其发射波长分别为430－450nm和520－540nm。     

InGaN/GaN多量子阱太阳电池的研制及特性研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱外延结构,高分辨率X射线衍射测量结果显示,量子阱结构界面清晰,周期重复性很好,InGaN阱层的In组分约为0.2。利用该外延结构制备的InGaN/GaN多量子阱太阳电池的开路电压为2.16V,转换效率达到了0.64%。器件的I-V测量结果显示,在光照条件下,曲线的正向区域存在一明显的"拐点"。随着聚光度的减小,I-V曲线的"拐点"逐渐向高电压区域移动,同时器件的开路电压也随之急剧下降。通过与理论计算对比,发现器件开路电压的下降幅度明显大于理论计算值。进一步分析表明,InGaN量子阱的极化效应不仅是I-V曲线产生拐点以及器件开路电压下降过快的主要原因,也是影响氮化物太阳电池性能的关键因素之一。     

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.     

InGaN/GaN单量子阱绿光发光二极管

采用金属有机物气相外延方法,研制了InGaN/GaN单量子阱结构的绿光发光二极管.测量了其电致发光光谱,及发光强度与注入电流的关系.室温20mA的注入电流时,发光波长峰值为530nm,半高宽为30nm.注入电流小于40mA时,发光强度随注入电流单调递增.     

InGaN/GaN单量子阱绿光发光二极管

采用金属有机物气相外延方法,研制了InGaN/GaN单量子阱结构的绿光发光二极管.测量了其电致发光光谱,及发光强度与注入电流的关系.室温20mA的注入电流时,发光波长峰值为530nm,半高宽为30nm.注入电流小于40mA时,发光强度随注入电流单调递增     

GaN基绿光LED材料蓝带发光对器件特性的影响

分析比较了在不同外延生长条件下GaN基高In组分绿光LED材料室温和低温10K下光致发光谱中蓝带发光峰,研究了外延结构中p型层蓝带峰发光特性对材料晶体质量和器件电光转换效率的影响.结果表明:通过优化p型层的外延生长条件,可有效降低和消除其蓝带发光峰较之多量子阱主峰的相对强度,有利于提高LED器件特别是高In组分绿光LED器件在同等注入电流条件下的发光功率.     

GaN基绿光LED材料蓝带发光对器件特性的影响

分析比较了在不同外延生长条件下GaN基高In组分绿光LED材料室温和低温10K下光致发光谱中蓝带发光峰,研究了外延结构中p型层蓝带峰发光特性对材料晶体质量和器件电光转换效率的影响.结果表明:通过优化p型层的外延生长条件,可有效降低和消除其蓝带发光峰较之多量子阱主峰的相对强度,有利于提高LED器件特别是高In组分绿光LED器件在同等注入电流条件下的发光功率.     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED电学特性研究

对不同温度(120～363 K)下InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构蓝光发光二极管(LED)的电学特性进行了测试与深入的研究.发现对数坐标下I-V特性曲线斜率随温度变化不大.分别用载流子扩散-复合模型和隧道复合模型对其进行计算,发现室温下其理想因子远大于2,并且随着温度的下降而升高;而隧穿能量参数随温度变化不大.这说明传统的扩散-复合载流子输运模型不再适用于InGaN/GaN MQW蓝光LED.分析指出由于晶格失配以及生长工艺的制约,外延层中具有较高的缺陷密度和界面能级密度,导致其主要输运机制为载流子的隧穿.     

p型InGaN/GaN超晶格N面GaN基LED的光电特性

随着氮(N)面GaN材料生长技术的发展,基于N面GaN衬底的高亮度发光二极管(LED)的研究具有重要的科学意义.研究了具有高发光功率的N面GaN基蓝光LED的新型结构设计,通过在N面LED的电子阻挡层和多量子阱有源层之间插入p型InGaN/GaN超晶格来提高有源层中的载流子注入效率.为了对比N面GaN基LED优异的器件性能,同时设计了具有相同结构的Ga面LED.通过对两种LED结构的电致发光特性、有源层中能带图、电场和载流子浓度分布进行比较可以发现,N面LED在输出功率和载流子注入效率上比Ga面LED有明显的提升,从而表明N面GaN基LED具有潜在的应用前景.     

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 LEDs with a Si-doped InGaN/GaN short-period superlattice tunneling contact layer

Nitride-based light-emitting diodes (LEDs) with Si-doped n⁺-In_0.23Ga_0.77N/GaN short-period superlattice (SPS) tunneling contact top layer were fabricated. It was found that although the measured specific-contact resistance is around 1 × 10⁻² Ω-cm² for samples with an SPS tunneling contact layer, the measured specific-contact resistance is around 1.5×10⁰ Ω-cm² for samples without an SPS tunneling contact layer. Furthermore, it was found that one could lower the LED-operation voltage from 3.75 V to 3.4 V by introducing the SPS structure. It was also found that the LED-operation voltage is almost independent of the CP₂Mg flow rate when we grow the underneath p-type GaN layer. The LED-output intensity was also found to be larger for samples with the SPS structure.     

抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究

针对发射到衬底中的光子,提出了一种具有抛物线型衬底结构的InGaN/GaN发光二极管,并对平面衬底和抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的光子运动轨迹、发射功率角度分布和外量子效率进行了模拟计算.结果表明:相对于平面衬底发光二极管,抛物线型衬底发光二极管可以充分利用发射到衬底中的光子,使其正向光子发射功率增加12.6倍,外量子效率提高1.22倍,同时具有发射准平行光的功能.     

380‐nm Ultraviolet Light‐Emitting Diodes with InGaN/AlGaN MQW Structure

In this paper, we demonstrate the capabilities of 380‐nm ultraviolet (UV) light‐emitting diodes (LEDs) using metal organic chemical vapor deposition. The epi‐structure of these LEDs consists of InGaN/AlGaN multiple quantum wells on a patterned sapphire substrate, and the devices are fabricated using a conventional LED process. The LEDs are packaged with a type of surface mount device with Al‐metal. A UV LED can emit light at 383.3 nm, and its maximum output power is 118.4 mW at 350 mA.