LED光电器件的性能调控

制备了具有高量子效率的发光二极管(LED)器件。对于LED光电器件提高辐射复合速率有利于缓解电子泄露,增加了LED的发光功率,缓解了LED在大电流下的效率下降问题。本文通过采用InGaN/GaN作为LED的垒层,减小由极化引起的静电场,增大电子和空穴波函数的交叠比,从而增大了辐射复合速率。     

InGaN/GaN多量子阱纳米线发光二极管制备及研究

用SiO2纳米图形层作为模板在以蓝宝石为衬底的n-GaN单晶层上制备了InGaN/GaN多量子阱纳米线,并成功实现了其发光二极管器件(LED).场发射扫描电子显微镜(FESEM)的测量结果表明,InGaN/GaN多量子阱纳米线具有光滑的表面形貌和三角形的剖面结构.室温下阴极射线荧光谱(CL)的测试发现了位于461 nm...     

用InGaN/AlGaN超晶格降低p-GaN欧姆接触电阻

提出用p-InGaN/AlGaN超晶格作为p-GaN的接触层来获得低阻欧姆接触.通过一维薛定谔方程和泊松方程的自洽求解,得到了在极化效应影响下的InGaN/AlGaN,InGaN/GaN和GaN/AlGaN三种超晶格中Mg杂质离化率的空间分布.计算发现InGaN/AlGaN超晶格具有最高的Mg杂质离化率及最佳的空穴局域作用.最后,利用p-InGaN/AlGaN超晶格实验上实现了比接触电阻率为7.27×10-5Ω·cm2的良好欧姆接触.     

插入n-AlGaN/GaN超晶格改善GaN基LED的droop效应

在GaN基LED的n-GaN和InGaN/GaN发光区之间插入n-AlGaN/GaN超晶格来改善其droop效应。注入电流低于100mA时,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED的流明效率低于没有插入层的LED。注入电流高于100mA时,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED的流明效率高于没有插入层的LED。插入n-AlGaN/GaN超晶格后,GaN基LED在-5V的反向电压下,漏电由2.568029μA减少到0.070543μA。人体模式下,插入n-AlGaN/GaN超晶格的LED在2000V的静电电压下的通过率从60%提高到了90%。LED droop效应的改善是因为n-AlGaN/GaN超晶格过滤了穿透位错并改善了电流扩展能力。     

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.     

Si衬底InGaN/GaN多量子阱LED外延材料的微结构

用透射电子显微镜(TEM)和X射线双晶衍射仪(DCXRD)对在Si(111)衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱(MQW)LED外延材料的微结构进行了观察和分析.从TEM高分辨像观察到,在Si和AlN界面处未形成SixNy非晶层,在GaN/AlN界面附近的GaN上有堆垛层错存在,多量子阱的阱(InGaN)和垒(GaN)界面明锐、厚度均匀;TEM和DCXRD进一步分析表明MQW附近n型GaN的位错密度为10acm-2量级,其中多数为b=1/3〈112-0〉的刃位错.     

Si衬底InGaN/GaN多量子阱LED外延材料的微结构

用透射电子显微镜(TEM)和X射线双晶衍射仪(DCXRD)对在Si(111)衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱(MQW)LED外延材料的微结构进行了观察和分析.从TEM高分辨像观察到,在Si和AlN界面处未形成SixNy非晶层,在GaN/AlN界面附近的GaN上有堆垛层错存在,多量子阱的阱(InGaN)和垒(GaN)界面明锐、厚度均匀;TEM和DCXRD进一步分析表明MQW附近n型GaN的位错密度为10acm-2量级,其中多数为b=1/3〈112-0〉的刃位错.     

垒层Si掺杂对多量子阱InGaN绿光LED性能的影响

InGaN系绿光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绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现,多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016 cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动,在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场;同时,还能够增强电流的横向扩展性,提高活化区的有效发光面积。然而,多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响,比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等,致使器件光效大幅度降低。     

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.     

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.     

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.     

LP—MOCVD生长InGaN及InGaN／GaN量子阱的研究

利用MOCVD系统在Al2O3衬底上生长InGaN材料和InGaN/GaN量子阱结构材料，研究发现InGaN材料中In组份几乎不受TMG与TMI的流量比的影响，而只与生长温度有关，生长温度由800℃降低到740℃，In组份的从0.22增加到0.45；室温InGaN光致发光光谱（PL）峰全半高宽（FWHM）为15.5nm;InGaN/GaN量子阱区InGaN的厚度2nm，但光荧光的强度与100nm厚InGaN的体材料相当。     

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.     

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.     

超高亮度蓝色铟镓氮单量子阱发光二极管

介绍了ＩｎＧａＮ单量子阱超高亮度蓝色ＬＥＤ的结构和性能，其发光强度、峰值波长和光谱半宽在正向电流为２０ｍＡ时，分别为８ｃｄ、４５０ｎｍ和２５ｎｍ。