GaN基LED作為第三代光源,被廣泛應(yīng)用在顯示、固態(tài)照明等領(lǐng)域,經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。但是LED的發(fā)展仍然面臨著被人們稱(chēng)為綠隙的問(wèn)題,即當(dāng)器件的發(fā)光波長(zhǎng)向綠光或更長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展時(shí)其內(nèi)量子效率會(huì)下降。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)中,隨著銦組分的提高,In GaN和GaN之間的晶格失配也會(huì)逐漸增大,從而在外延層中產(chǎn)生大的極化場(chǎng)和高的位錯(cuò)密度,位錯(cuò)以及由極化場(chǎng)引起的量子限制斯塔克效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響器件的性能。因此,需要采用新穎的低維有源區(qū)結(jié)構(gòu)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。本論文通過(guò)金屬有機(jī)化合物氣相沉積,以零維InGaN量子點(diǎn)為研究對(duì)象,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)為了獲得InGaN量子點(diǎn),并使其發(fā)光波長(zhǎng)為綠光范圍,在兩步法生長(zhǎng)的高質(zhì)量GaN薄膜上,調(diào)控InGaN層生長(zhǎng)溫度為715oC,銦流量為100sccm,生長(zhǎng)了不同厚度(分別為2.4 nm、2.8 nm、3.2 nm)的In GaN層,原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果表明隨著InGaN層厚度的增加,發(fā)生了生長(zhǎng)模式由二維臺(tái)階流向三維量子點(diǎn)的轉(zhuǎn)變,說(shuō)明InGaN層厚度超過(guò)了臨界厚度,所以應(yīng)變開(kāi)始馳豫從而引起生長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變。另外,對(duì)變功率和變溫光致發(fā)光譜進(jìn)行了分析,結(jié)果表明量子點(diǎn)具有更弱的極化場(chǎng)和更強(qiáng)的載流子局域效應(yīng),使得量子點(diǎn)的內(nèi)量子效率是多量子阱的四倍多。(2)為了研究GaN壘層厚度對(duì)多層In GaN量子點(diǎn)的應(yīng)變調(diào)制作用,生長(zhǎng)了GaN壘層厚度分別為15 nm、17.5 nm、20 nm的In GaN/GaN周期結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,隨著GaN壘層厚度的增加,應(yīng)力累積現(xiàn)象和壓應(yīng)變引起的極化效應(yīng)被削弱了,更重要的是由于殘余應(yīng)力的減少,外延層中非輻射復(fù)合中心的密度隨之降低。變溫光致發(fā)光譜結(jié)果表明隨著GaN壘層厚度的增加,量子點(diǎn)中的局域態(tài)輕微減弱,但是即使溫度升高到室溫仍然能夠限制載流子不被非輻射復(fù)合中心俘獲。通過(guò)對(duì)極化場(chǎng)和載流子局域效應(yīng)的分析,得出隨著壘層厚度增加,量子點(diǎn)內(nèi)量子效率進(jìn)一步提高,其主要原因是非輻射復(fù)合中心數(shù)目的減少。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TB383.1
【部分圖文】：

太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文最佳技術(shù)方案是紅、綠、藍(lán)三基色 LED 配成白光 LED[8]和 InGaN 基藍(lán)光 LED[9]的技術(shù)已經(jīng)成熟，固態(tài)照明領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。要獲得綠光的輸出，達(dá)到 30%，這樣不僅增大了 InGaN 和 GaN 之間化場(chǎng)，從而引起量子限制斯塔克效應(yīng)[10,11]，而且個(gè)因素都會(huì)極大地限制綠光器件的性能。為了解為綠光 LED 的有源區(qū)的方法被提出[13]，由高銦釋放而且不會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)[14]，顯著削弱量子限制斯的強(qiáng)局域態(tài)也能夠有效限制載流子不被非輻射復(fù) 的發(fā)光效率[15]。

的體材料尺寸較大，電子在三個(gè)方向上是可以自由運(yùn)動(dòng)的。而低維半導(dǎo)阱、納米線(xiàn)和量子點(diǎn)與之不同，它們的尺寸都小于或接近電子的玻爾半子在一個(gè)或多個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)被限制在德布羅意波長(zhǎng)或平均自由程尺相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不能采用經(jīng)典力學(xué)模型來(lái)描述，而需要利用量子力學(xué)在量子阱材料如 InGaN/GaN 多量子阱中，電子沿生長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)受到平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是自由的，每一個(gè)量子態(tài)內(nèi)的載流子形成一個(gè)二維體系，一維結(jié)構(gòu)，電子只在一個(gè)方向上自由運(yùn)動(dòng)，量子點(diǎn)則是一種零維結(jié)構(gòu)，的尺寸都低于 100 nm，相應(yīng)的電子在三個(gè)維度上的運(yùn)動(dòng)都會(huì)受到限制，方向上也都是量子化的。由于電子在這幾種結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，它生了很大的變化，通過(guò)求解薛定諤方程可以得出如圖 1-2 所示的結(jié)果，的態(tài)密度呈拋物線(xiàn)型連續(xù)分布，在量子阱結(jié)構(gòu)中為階梯狀分布，在納米峰鋸齒狀分布，在量子點(diǎn)中為離散 δ 型函數(shù)分布。

1-3 InGaN 生長(zhǎng)在 GaN 上不同應(yīng)變馳豫所對(duì)應(yīng)的臨界厚度位錯(cuò)產(chǎn)生（虛線(xiàn)）和三維生長(zhǎng)（實(shí)線(xiàn)）al thicknesses of InGaN grown on (0001) GaN for different sttion generation (dashed line) and three dimensional growth (so同時(shí)，綠光或紅光 InGaN 量子點(diǎn)相比 InGaN 量子生位錯(cuò)要先于生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變，為此，在 2003 年，長(zhǎng)中斷的方式成功制備出藍(lán)光 InGaN 量子點(diǎn)，這種

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本文編號(hào)：2823739