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.     

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。     

干法刻蚀对InAsP/InGaAsP应变多量子阱发光特性的影响

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长了具有不同阱宽的InAsP/InGaAsP应变多量子阱,并对干法刻蚀前、干法刻蚀及湿法腐蚀不同厚度覆盖层后的多量子阱光致发光(PL)谱进行了表征.测量发现干法刻蚀量子阱覆盖层一定厚度后量子阱光致发光强度得到了明显的增强.这与干法刻蚀后量子阱覆盖层表面粗糙度变化及量子阱内部微结构变化有关.     

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     

InGaN/GaN多量子阱LED电致发光谱中双峰起源的研究

研究了MOCVD生长的具有双发射峰结构的InGaN/GaN多量子阱发光二极管(LED)的结构和发光特性.在透射电子显微镜(TEM)下可以发现量子阱的宽度不一致,电致发光谱(EL)发现了位于2.45eV的绿光发光峰和2.81eV处的蓝光发光峰.随着电流密度增加,双峰的峰位没有移动,直到注入电流密度达到2×104 mA/cm2时,绿光发光峰发生蓝移,而蓝光发光峰没有变化.单色的阴极荧光谱(CL)发现绿光发射对应的发光区包括絮状区域和发光点,而蓝光发射对应的发光区仅包含絮状区域.通过以上的结果,我们认为蓝光发射基本上源于InGaN量子阱发光,而绿光发射则起源于量子阱和量子点的发光.     

InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要.采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响.较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关.同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率.     

ZnMgSe/ZnCdSe多量子阱的光学性质

通过光致发光 (PL)和拉曼 (Raman)光谱研究了分子束外延 (MBE)生长的 Zn Mg Se/ Zn Cd Se多量子阱的光学性质。在 80 K到 3 0 0 K温度范围内 ,观测到了 PL光谱中来自量子阱的自由激子发光 ,通过发光强度与温度的变化关系 ,计算了激子束缚能。结果表明在 Zn Mg Se/ Zn Cd Se多量子阱 (MQWs)势垒层中 ,Mg的引进增强了量子阱的限制效应 ,导致激子具有较好的二维特性。在室温下的 Raman光谱中观测到了多级纵光学声子(LO)和横光学声子 (TO)的限制模 ,表明多层结构具有较高的质量     

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。     

Quantum Confinement Effects in Strained SiGe/Si Multiple Quantum Wells

Two heterointerfaces with several nanometers apart will confine the electrons(orholes) in the resulting wells.In the well,there existthe quantized subband levels.Confine-ment of carriers in1D(1dimension) ,2 D or3D occurs in the nanomet...     

Quantum Confinement Effects in Strained SiGe/Si Multiple Quantum Wells

Strained SiGe/Si multiple quantum wells (MQWs) were grown by cold-wall ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHV/CVD). Photoluminescence measurement was performed to study the exciton energies of strained Si0.84 Ge0.16/Si MQWs with SiGe well widths ranging from 4.2nm to 25.4nm. The confinement energy of 43meV is found in the Si0.84Ge0.16/Si MQWs with well width of 4.2nm. The confinement energy was calculated by solving the problem of a particle confined in a single finite rectangular poteintial well using one band effect mass model. Experimental and theoretical confinement energies are in good agreement     

Influence of Mg Doping on the Morphological, Optical, and Structural Properties of InGaN/GaN Multiple Quantum Wells

In this report, the influence of magnesium doping on the characteristics of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) was investigated by means of atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL), and X-ray diffraction (XRD). Five-period InGaN/GaN MQWs with different magnesium doping levels were grown by metalorganic chemical vapor deposition. The AFM measurements indicated that magnesium doping led to a smoother surface morphology. The V-defect density was observed to decrease with increasing magnesium doping concentration from ∼10⁹ cm⁻² (no doping) to ∼10⁶ cm⁻² (Cp₂Mg: 0.04 sccm) and further to 0 (Cp₂ Mg: 0.2 sccm). The PL measurements showed that magnesium doping resulted in stronger emission, which can be attributed to the screening of the polarization-induced band bending. XRD revealed that magnesium doping had no measurable effect on the indium composition and growth rate of the MQWs. These results suggest that magnesium doping in MQWs might improve the optical properties of GaN photonic devices.     

GaN{11-22}半极性面上生长InGaN/GaN多量子阱的研究

利用选择性横向外延技术生长{11-22}半极性面GaN模板,并利用半极性面模板生长InGaN/GaN多量子阱结构。结果表明,生长出的GaN模板由半极性面{11-22}面和c面组成,多量子阱具有390nm和420 nm的双峰发光特性,局域阴极发光(CL)测试表明390 nm附近的发光峰来源于半极性面上的量子阱发光,而420 nm左右的发光峰源于c面量子阱发光。c面量子阱发光相对于斜面量子阱发光发生显著红移是因为在选择性横向外延生长过程中,In组分相比Ga较易从掩模区域向窗口中心区域迁移,形成了中心高In组分的c面量子阱,而半极性面上InGaN/GaN多量子阱量子限制斯塔克效应相比于极性面会减弱,此外,相同生长条件下半极性面的生长速率低于极性c面的生长速率。     

Enhancement of Green Emission from InGaN/GaN Multiple Quantum Wells via Coupling to Surface Plasmons in a Two‐Dimensional Silver Array

A novel approach to enhancing the emission efficiency of InGaN/GaN multiple quantum wells via coupling to surface plasmons (SPs) in a periodic two‐dimensional silver array is demonstrated. A higher internal quantum efficiency and a higher light extraction efficiency are simultaneously achieved by engraving an array of nanoholes into the p‐GaN cladding layer, followed by partial filling with silver. By top excitation and collection from the top of the Ag‐incorporated light emitting diodes (LEDs), a 2.8‐fold enhancement in peak photoluminescence intensity is demonstrated. The proposed nanoengraving technique offers a practical approach to overcoming the limitation of the exponentially decayed SP field without sacrificing the thickness of the p‐GaN layer and to controlling the effective coupling energy. The approach is feasible for high‐power lighting applications.     

GaN/AlN量子阱中的准受限声子

采用基于宏观介电连续模型的传递矩阵方法研究了任意层纤锌矿量子阱中的准受限声子，得出了任意层纤锌矿量子阱中的准受限声子的本征模解、色散关系；对GaN／A1N单量子阱和耦合量子阱中的准受限声子的色散关系进行了数值计算和讨论。实验发现在阱内的受限行为导致了波矢qe,j的量子化，并且准受限声子的色散随量子阶数m的减小而增强，由色散曲线组成的带随m的增加而变窄。     

耦合GaN/AlxGa1-xN量子点中的激子特性

在有效质量近似下，运用变分方法，考虑到量子点内电子和空穴的三维束缚以及由压电极化和自发极化所引起的内建电场，对圆柱型耦合GaN量子点的光学性质及激子态做了研究。给出了激子结合能Eb、量子点发光波长λ、电子-空穴复合率和量子点高度L^GaN以及势垒层厚度L^AlGaN之间的函数关系。结果表明，量子点高度LG^GaN、势垒层厚度L^AlGaN的增加将导致激子结合能、电子-空穴复合率的降低，耦合量子点发光波长的增加。