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.     

载流子复合机制对不同发光波长InGaN基LED调制带宽的影响

传统的ABC模型主要用于研究InGaN量子阱中载流子的复合动态过程.使用传统的ABC模型计算载流子的复合速率和复合寿命,研究不同发光波长InGaN基LED的3 dB调制带宽与载流子复合机制的关系.计算分析结果表明,在相同的注入电流下,随着有效有源区厚度和量子阱层厚度的减小,400 nm近紫外、455 nm蓝光以及525 nm绿光三种发光波长LED的3 dB调制带宽均明显增大;在100 A/cm2的注入电流密度下,400,455,525 nm三种发光波长LED的3 dB调制带宽分别为62,88,376 MHz;在相同的电流密度下,LED的3 dB调制带宽随着In组分(In元素的原子数分数占In元素与Ga元素的原子数分数总和的比)的增加而增大;由于525 nm波长LED的In组分高,有效有源区厚度薄,所以源区载流子浓度高,在大电流密度下525 nm绿光LED的3 dB调制带宽达到376 MHz.     

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.     

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。     

选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

采用 L P- MOVPE在 Si O2 掩膜的 In P衬底上实现了高质量的 In Ga As P多量子阱 (MQW)的选择区域生长(SAG) .通过改变生长温度和生长压力 ,MQW的适用范围由 C波段扩展至 L 波段 ,即 MQW的光致发光波长从15 46 nm延展至 16 2 1nm.光致发光 (PL)测试表明 :在宽达 75 nm的波长范围内 ,MQW的质量与非选择生长的MQW质量相当 ,并成功制作出电吸收调制 DFB激光器 (EML) .     

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.     

选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

采用LP-MOVPE在SiO2掩膜的InP衬底上实现了高质量的InGaAsP多量子阱(MQW)的选择区域生长(SAG).通过改变生长温度和生长压力,MQW的适用范围由C波段扩展至L波段,即MQW的光致发光波长从1546nm延展至1621nm.光致发光（PL）测试表明：在宽达75nm的波长范围内,MQW的质量与非选择生长的MQW质量相当,并成功制作出电吸收调制DFB激光器（EML）.     

GaN基蓝光LED的多量子阱结构优化

基于量子阱结构中载流子遂穿势垒原理,使用APSYS软件模拟不同条件下具有不同垒高、垒宽及阱宽的发光二极管（LED）的I-V特性、光强和内量子效率（IQE）的变化,发现自发发射光谱存在红移现象。通过与传统LED的多量子阱（MQW）参数比较发现,当阱宽为2 nm、垒宽为4 nm、垒中In含量为0.08和驱动电流为20mA时...