InGaN-GaN量子阱結(jié)構(gòu)對GaN基LED器件的影響.pdf

1、寬禁帶III-V氮化物是目前發(fā)光器件中使用最多的的半導(dǎo)體材料，其中氮化鎵使用最為廣泛。不過因?yàn)镚aN單晶不易制備，所以一般通過將其生長在其他襯底材料上得以實(shí)現(xiàn)GaN薄膜的制備，常用的襯底材料包括藍(lán)寶石、硅和碳化硅。在垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管研究制造中，碳化硅襯底是最理想的襯底材料。由于碳化硅為半導(dǎo)體材料，所以可以直接將碳化硅用做電極材料，不像用藍(lán)寶石刻蝕出 N型GaN材料才可以做垂直結(jié)構(gòu)電極。為了更好的使這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中的到應(yīng)用，本文對

2、SiC襯底的垂直結(jié)構(gòu)GaN基多量子阱LED做了仿真研究，本文主要利用半導(dǎo)體器件模擬仿真軟件Sentaurus TCAD對碳化硅襯底的GaN基多量子阱垂直結(jié)構(gòu)LED進(jìn)行二維建模仿真，仿真設(shè)定的輸入電流為80 mA。本文對量子阱結(jié)構(gòu)中不同的阱寬度、壘寬度以及阱中不同的In含量分別進(jìn)行了模擬運(yùn)算，并分析比較了伏安特性曲線、外量子效率、自發(fā)輻射光譜強(qiáng)度以及自發(fā)光譜主波長的紅移程度等結(jié)果，得出如下結(jié)論：
　　在In含量不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，In

3、含量在0.1到0.3之間變化時(shí)，隨著In含量的增大，器件的伏安特性越來越好，光譜出現(xiàn)紅移，發(fā)光強(qiáng)度減弱，外量子效率也隨著In含量的增大而減小。
　　當(dāng)保持量子阱總寬度不變時(shí)，不管阱還是壘變化，對器件光學(xué)特性起主要影響作用的都是靠近P區(qū)的阱或壘，而對于不同的壘和阱寬度下，InGaN/GaN多量子阱LED的電流電壓特性隨靠近P區(qū)的壘阱不同略有不同。當(dāng)保持量子阱總寬度改變時(shí)，當(dāng)阱寬度在2 nm到3 nm變化時(shí)，阱寬減小能夠使性能得到優(yōu)化

4、，壘寬度在8 nm到12 nm變化時(shí)，隨著壘寬度的增大器件性能降低。并且綜合對比發(fā)現(xiàn)，阱對器件能的影響要比壘的影響大得多。
　　從得到的仿真結(jié)果可知，在實(shí)際生產(chǎn)制造中依據(jù)LED器件性能要求的不同應(yīng)用需求，可以通過改變這三個(gè)參量中任何一個(gè)來對LED器件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)出的器件性能與所設(shè)想的性能相差較大時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)阱或In含量對實(shí)際器件進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)偏差較小時(shí)，可以調(diào)節(jié)壘寬度實(shí)現(xiàn)器件性能的改善，同時(shí)在器件設(shè)計(jì)時(shí)還要兼顧電壓特性和