對(duì)GaN基LED的光學(xué)電學(xué)特性及DSCs中負(fù)電容現(xiàn)象的研究.pdf

1、 對(duì) GaN 基 LED 的光學(xué) 的光學(xué)電學(xué)特性 學(xué)特性及 DSCs中負(fù)電容現(xiàn)象的 中負(fù)電容現(xiàn)象的研究 研究 Optoelectronic characteristics of GaN based Light-emitting diodes (LEDs) and the negative capacitance in DSCs 學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué) 研 究 生：趙昆 指導(dǎo)教師：馮列峰 副教授 天津大學(xué)理學(xué)院 二零一六年五月 中文摘要

2、 中文摘要 隨著半導(dǎo)體器件理論及技術(shù)的發(fā)展，以半導(dǎo)體材料及 P-N 結(jié)為基元的光電子器件得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其中較為典型的便是半導(dǎo)體氮化鎵（GaN）基發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池。雖然這兩類器件目前已被廣為應(yīng)用，但其表現(xiàn)出來(lái)的許多物理問題至今未得到揭示， 這極大的制約了半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)的發(fā)展。其中較為突出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象便是 LED 中表出來(lái)的“效率降低”以及負(fù)電容現(xiàn)象， 太陽(yáng)能電池中表現(xiàn)出的負(fù)電容現(xiàn)象等。 本論文主要針對(duì)上述

3、反?，F(xiàn)象進(jìn)行研究，具體工作可概括如下： 1. 結(jié)合多種電學(xué)特性表征方法，精確測(cè)量了不同阱寬的 GaN 基多量子阱LED 的電學(xué)特性，分析和比較了各種方法得到的電學(xué)參量；利用課題組自建的AC-IV 方法，得到了 LED 器件的結(jié)特性；比較了量子阱寬度對(duì) LED 各種電學(xué)參量的影響，指出其隨阱寬的變化規(guī)律；觀察到了多量子阱 LED 中存在的負(fù)電容現(xiàn)象，并利用強(qiáng)復(fù)合發(fā)光定性解釋了負(fù)電容現(xiàn)象。 2. 將 LED 的發(fā)光功率與 ABC 模型相結(jié)合

4、，估算了 LED 內(nèi)量子效率和載流子濃度及多種復(fù)合系數(shù)，并判定 A、B 和 C 哪一項(xiàng)對(duì)效率降低貢獻(xiàn)最明顯。 3. 分析了 LED 的光譜特性，認(rèn)為其藍(lán)移現(xiàn)象主要是由莫斯-布爾斯坦效應(yīng)（Moss-Burstein effect）引起。 4. 由于實(shí)驗(yàn)已確定太陽(yáng)能電池也將表現(xiàn)出類似于 LED 中的負(fù)電容現(xiàn)象，我們借助于 LED 中的復(fù)合模型詳細(xì)推導(dǎo)了染料敏化太陽(yáng)能電池的多個(gè)電學(xué)參量，分析得出輻射復(fù)合會(huì)產(chǎn)生負(fù)的電容值。 借助于復(fù)合電容， 提