紫光LED的外延結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本論文主要研究了紫光LED中量子壘和電子阻擋層的設(shè)計，主要結(jié)論如下:
　　1.首先利用SiLENSe軟件模擬分析了AlGaN量子壘在紫光LED結(jié)構(gòu)的作用，重點分析了它對載流子的限制作用，提高載流子注入效率，以及對電子空穴濃度分布均勻影響。由于AlGaN量子壘的限制作用，減少載流子泄漏到量子壘及P-GaN的比例，提高了內(nèi)量子效率。在更高注入電流密度下，由于AlGaN量子壘的阻擋作用，造成空穴在各量子阱分布不均，同時Auger復(fù)合增加

2、較多，載流子限制的效率下降，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降較快。高Al組分AlGaN(8％)在小電流下內(nèi)量子效率更高，在大電流下，其內(nèi)量子效率下降更快。
　　實驗生長具有AlGaN量子壘的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光效率并未明顯比GaN量子壘高。對于Al0.02Ga0.98N量子壘，發(fā)光亮度略比GaN量子壘高，而Al0.04Ga0.96N量子壘的亮度比GaN量子壘低，這是由于生長更高Al組分的AlGaN量子壘界面晶體質(zhì)量變差，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降。
　　

3、同時還分析了不同量子壘厚度對內(nèi)量子效率的影響，可以看到較厚的量子壘能提供更好的勢壘限制量子阱中的電子空穴溢出，提高載流子注入效率和內(nèi)量子效率，這不同于通常的藍光LED，較薄的量子壘能提高電子空穴分布均勻性，提高內(nèi)量子效率。
　　2.我們重點分析了紫光LED中AlGaN電子阻擋層的幾個重要的參數(shù):厚度，Al組分，超晶格結(jié)構(gòu)對內(nèi)量子效率的影響。采用SiLENSe模擬，計算表明合適的Al組分具有更高的載流子阻擋效應(yīng)，過高的Al組分由于極

4、化電荷較強，而削弱了勢壘限制，同時也限制空穴的有效注入。過低的Al組分勢壘限制不足，內(nèi)量子效率較低，我們從實驗分析也可以看到，選擇Al組分12％的AlGaN作為電子阻擋層在相同電流密度下具有更高的發(fā)光亮度。
　　另外我們從模擬計算分析了不同厚度AlGaN的電子阻擋層發(fā)現(xiàn)，更厚的AlGaN能提供更好的載流子限制作用，特別是在大電流注入下表現(xiàn)更明顯。在小電流密度下（小于50A/cm2），AlGaN厚度20nm，30nm，50nm的注入

5、效率差異小于0.2％，AlGaN EBL厚度10nm注入效率稍低1.5％，內(nèi)量子效率低2％。我們實際生長了不同AlGaN EBL厚度的紫光LED，并制成LED芯粒比較其亮度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AlGaN10nm的EBL，其發(fā)光亮度較高高，這里可能的原因是材料生長質(zhì)量的原因，較厚AlGaN質(zhì)量稍差些，另外一個原因是在我們實驗的外延結(jié)構(gòu)中，P-GaN后面的還有一層P-AlGaN阻擋，提高對電子的阻擋作用。
　　同時我們還分析了AlGaN/GaN