LED內(nèi)量子效率及其DE研究.pdf

1、本文首先對發(fā)光二極管(LED)材料性質(zhì)和發(fā)展瓶頸進行了簡單陳述，又介紹了APSYS軟件的基本原理和模型，并對LED內(nèi)量子效率下降(DE)問題及其主要的影響因素進行了分析。目前藍光發(fā)光二極管(Blue-LED)領域的效率DE研究相對較多，但是針對不同Al組分超晶格對于LED芯片內(nèi)量子效率及其DE問題系統(tǒng)研究還較少。為了更進一步研究內(nèi)量子效率下降問題，本文運用金屬有機氣相外延(MOVPE)生長了藍光芯片，在實際結構基礎上引入AlGaN/Ga

2、N超晶格結構，并運用APSYS軟件計算分析了Al組分從0.1遞增至0.35時，內(nèi)量子效率及其DE的變化。紫外發(fā)光二極管方面，本文在基本結構基礎上分別對AlGaN/AlGaN超晶格結構和有源層優(yōu)化對UV-LED內(nèi)量子效率及其DE影響進行了分析。超晶格電子阻擋層方面(EBL)方面，本文設計了三角組份的超晶格EBL結構，并引入普通組份超晶格EBL結構、普通EBL結構和基本結構進行了對比分析計算。針對有源層，在基本結構基礎上引入變壘組分(DCB

3、)優(yōu)化和變壘厚(DWB)優(yōu)化，其中對于DCB結構，設計了梯形組分壘結構，引入上升組分結構、下降組分結構進行了分析對比計算，對于DWB結構，設計了倒金字塔變壘厚結構和基本結構進行了分析對比計算。
　　通過對藍光超晶格結構分析計算，本文發(fā)現(xiàn)隨著AlGaN/GaN超晶格Al組分的改變，藍光LED有源層的空穴注入存在一種競爭機制即價帶超晶格勢壘對于空穴注入抑制和超晶格極化電荷形成能帶斜坡導致空穴注入速率增加的競爭。同時，Al組份越大超晶格

4、結構效率DE改善越明顯，但是其整體內(nèi)量子效率越低顯。當藍光LED通常工作電流小于20mA時，超晶格中Al組份在0.1左右較合適，當工作電流大于20mA時，特別是較大時，Al組份在0.1-0.20間較合適。
　　通過對UV-LED的模擬分析計算，本文發(fā)現(xiàn)內(nèi)量子效率DE不但和空穴分布均勻度、電子溢出水平有關，而且可能和空穴注入總量有一定關系。并且本文設計的三角組分超晶格結構表現(xiàn)出較好的內(nèi)量子效率，而有源層優(yōu)化方面，本文設計的梯形變壘層