深紫外發(fā)光二極管電子阻擋層研究.pdf

1、以Ⅲ族氮化物為材料制作的紫外發(fā)光二極管(LED)在水質(zhì)凈化、醫(yī)療器械、全彩顯示、光學(xué)存儲以及白光照明等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。但是低量子效率和低光輸出功率卻制約著深紫外LED的發(fā)展。通過在量子阱和p型層間插入電子阻擋層(EBL)可以提升量子效率和光輸出功率，改善深紫外LED的性能。本文將對深紫外LED的EBL進(jìn)行研究。
　　本文首先對Ⅲ族氮化物材料深紫外LED的發(fā)展歷程進(jìn)行了梳理，介紹了Ⅲ族氮化物材料的基本性質(zhì)和LED的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對深

2、紫外LED的發(fā)展瓶頸進(jìn)行了探討。接著介紹了計算機(jī)輔助設(shè)計（TCAD）的方法，并對LED的電學(xué)、發(fā)光特性的理論基礎(chǔ)以及相關(guān)方程和物理模型進(jìn)行了介紹，簡要介紹了本文所使用的APSYS軟件。
　　通過用APSYS軟件對不同組分、不同厚度的傳統(tǒng)EBL的模擬分析，本文發(fā)現(xiàn)對于本文所采用的結(jié)構(gòu)，其EBL中的A1組分為0.8時，深紫外LED的發(fā)光性能最好。隨著EBL的厚度的增加，發(fā)光性能并沒有很大的改善，電學(xué)性能卻變差很多。在實(shí)驗(yàn)上，通常把EB

3、L做的比較薄以規(guī)避高Al組分AlGaN的晶體質(zhì)量差、p型摻雜困難的問題，本文根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將EBL厚度設(shè)為20nm。
　　通過對量子阱中勢壘不同寬度的模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量子阱勢壘寬度為3nm時，輻射復(fù)合很小，量子阱幾乎不發(fā)光，當(dāng)量子阱中勢壘寬度增加到10nm時，深紫外LED的發(fā)光性能最好。同時探討了超晶格和量子阱的差別，為后文應(yīng)用超晶格EBL提供了基礎(chǔ)。
　　通過模擬傳統(tǒng)EBL和超晶格EBL深紫外LED發(fā)現(xiàn)，超晶格EBL深紫外LED的性