相分離InGaN-GaN多量子阱發(fā)光二極管的光學特性.pdf

1、InGaN/GaN多量子阱(MQWs)結(jié)構(gòu)是當前制造藍綠光發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)的首選異質(zhì)結(jié)構(gòu)。InGaN合金的禁帶寬度可在InN帶隙(0.7eV)到GaN帶隙(3.4eV)之間調(diào)節(jié)，覆蓋了整個可見光區(qū)域并擴展到紫外范圍。盡管目前生長工藝進步很快，但通過金屬有機化學沉積工藝(MOCVD)生長高In組分的InGaN仍然很困難。GaN中In的溶解度在800℃時只有6％，同時In的組分很依賴于生長溫度，在InGaN薄膜中容易

2、出現(xiàn)In元素的相分離。深入研究相分離的InGaN/GaN多量子阱有助于開發(fā)制作高效率的LED。
　　在本論文中，通過透射電子顯微圖像(TEM)、光致發(fā)光(PL)和時間分辨光致發(fā)光(TRPL)等手段觀察到了InGaN/GaN多量子阱很強的相分離。在光致發(fā)光光譜中，兩個和InGaN相關(guān)的發(fā)光峰是峰位在2.7eV左右的藍光峰(PM）和2.4eV左右的綠光峰(PD），分別對應于InGaN母體平臺和富In量子點(QDs)。通過處理實驗數(shù)據(jù)得

3、到PL光譜的兩個發(fā)光峰的溫度依賴性和激發(fā)功率依賴性，以研究在這兩個相結(jié)構(gòu)中的載流子傳輸和復合機制。還通過TRPL光譜得到了載流子復合壽命以分析載流子復合壽命等動態(tài)特性，文章主要內(nèi)容包括如下:
　　1.研究了光致發(fā)光的溫度依賴性。PM發(fā)光峰的峰位隨溫度顯示出S型的變化，這是由于InGaN母體平臺In組分的勢波動和載流子復合的局域特性。然而PD的峰位在溫度一直增加到300K的過程中，呈現(xiàn)出現(xiàn)先下降后上升的趨勢，表明量子點中的載流子先是

4、弛豫到深局域態(tài)，然后熱化占據(jù)高能級。
　　2.研究了光致發(fā)光的激發(fā)功率依賴性。在6K低功率范圍內(nèi)，隨著激發(fā)功率的增加，PM和PD的峰位都上升，半高寬幾乎不變，這是屏蔽斯塔克效應(QCSE)和帶尾態(tài)填充的綜合作用。在300K時，該功率范圍內(nèi)，非輻射復合主導著PM的發(fā)光，而載流子從淺量子點向深量子點的傳輸機制導致了PD的紅移。
　　3.通過時間分辨光致發(fā)光譜，我們得到了兩個發(fā)光峰各自載流子的壽命，實驗結(jié)果表明InGaN母體平臺和