中高溫插入層對GaN基藍(lán)光LED光電性能的影響.pdf

1、GaN基LED器件具有發(fā)光效率高、能耗低、體積小、顯色指數(shù)高等優(yōu)點，在照明、顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。盡管GaN基藍(lán)光LED中位錯密度高達(dá)108-1010/cm-2，卻有40-60％的光電轉(zhuǎn)換效率，這引起科研工作者的興趣。本文一方面以V形坑屏蔽位錯理論為基礎(chǔ)，分析了V形坑尺寸對LED光電性能影響，另一方面分析了中高溫GaN插入層厚度對LED光電性能的影響。
　　利用金屬有機(jī)氣相化學(xué)沉積(MOCVD)技術(shù)在藍(lán)寶石圖形襯底上生長Ga

2、N基藍(lán)光LED，1)通過改變中高溫GaN插入層厚度來調(diào)控V形坑尺寸，分析了V形坑尺寸對LED光電性能的影響，并對相關(guān)的物理機(jī)制進(jìn)行了探討；2)研究了具有溫度梯度插入層的LED器件的光電性能，分析了溫度梯度插入層影響LED器件的物理機(jī)理。具體研究結(jié)果如下：
　　1)利用高分辨 X射線衍射儀(HRXRD)、光致發(fā)光譜儀(PL)、芯片測試儀、原子力顯微鏡(AFM)表征了LED器件的結(jié)晶質(zhì)量、光電性能和表面形貌。當(dāng)中高溫GaN插入層厚度從

3、60 nm增加至100 nm時，V形坑尺寸從70-110 nm增加至110-150 nm。V形坑尺寸增大對LED外延片的光學(xué)性能的影響為：當(dāng)激發(fā)功率從0.4mW增加至9mW時，峰值波長分別先紅移1.8 nm和1 nm，然后均藍(lán)移2.8 nm。V形坑尺寸變大對LED器件的電學(xué)性能影響為：當(dāng)注入電流為20 mA時，LED芯片的光功率從21.9 mW增加至24.1 mW，當(dāng)注入電流從1 mA增加至40 mA時，LED芯片的峰值波長分別藍(lán)移6.

4、5 nm、4.2 nm，半峰寬分別展寬5.9 nm、7.5 nm。通過對V形坑尺寸調(diào)控LED光電性能的相關(guān)物理機(jī)制進(jìn)行分析，增大V形坑尺寸有利于增加空穴注入面積和注入效率，進(jìn)而提高LED器件的光功率。
　　2)利用高分辨 X射線衍射儀(HRXRD)、光致發(fā)光譜儀(PL)、芯片測試儀表征LED器件的結(jié)晶質(zhì)量和光電性能。研究發(fā)現(xiàn)：溫度梯度GaN插入層使LED外延片的HRXRD(002)面搖擺曲線的半峰寬從290減小至251arsec，