分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復(fù)合電極結(jié)構(gòu)AlGaN基深紫外LED器件的設(shè)計與制備.pdf

1、由于AlGaN、AlN材料相對較高的電阻率造成深紫外發(fā)光二極管(DUV LEDs)的電流擁堵問題更為嚴(yán)重，通常用于改善可見光LEDs電流分布的辦法并不一定適用于DUV LEDs器件。與此同時，較高的焦耳熱和低內(nèi)量子效率造成的非輻射熱，也導(dǎo)致DUV LEDs的自熱效應(yīng)更加明顯。再加之p-GaN和p-AlGaN對紫外波段光的嚴(yán)重吸收，以及高Al組分AlGaN材料光學(xué)各向異性顯著，嚴(yán)重影響了DUV LEDs的出光效率。因此，在制備DUV LE

2、Ds時，需針對AlGaN材料的特殊性，對傳統(tǒng)的器件結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。為此，本論文結(jié)合計算與實驗，設(shè)計并制備了一種分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復(fù)合電極結(jié)構(gòu)的倒裝DUV LED器件，以期能改善DUV LED器件的性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先通過傳輸矩陣的方法、光子追蹤法以及基于多物理場分析的APSYS軟件對DBR反射率、DUV LED器件的I-V特性、量子阱區(qū)電流分布情況及光提取效率進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明，介質(zhì)DBR+Al的復(fù)合

3、反射鏡能更有效的反射紫外波段光，這將有利于提高DUV LED的出光效率。而小面積金屬接觸電極（陣列電極）可使電流較為均勻地注入到量子阱區(qū)中。由此，我們設(shè)計了一種分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復(fù)合電極結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于DUV LED器件中。通過器件仿真模擬發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的倒裝器件結(jié)構(gòu)，我們所設(shè)計的復(fù)合電極結(jié)構(gòu)器件具有良好的電流擴(kuò)展性能和較高的光抽取效率;而由于引入了導(dǎo)熱性較差的DBR介質(zhì)層，其器件溫度隨電流增大的幅度高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。最終

4、在電流分布、自熱效應(yīng)及出光增強(qiáng)這三種物理場之間的相互作用下，10um、20 um和30 um間距的復(fù)合電極結(jié)構(gòu)器件的整體光輸出功率高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的，而40um間距的則略低于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)注入電流為60mA時，10um、20um和30um間距器件的光功率分別比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的提高了24.5％、30.5％和18.9％。進(jìn)而，基于理論設(shè)計，我們采用金屬有機(jī)物氣相外延方法生長了發(fā)光波長為277nm的深紫外LED外延結(jié)構(gòu)材料。利用廈門大學(xué)現(xiàn)有的實驗設(shè)備和條