發(fā)布時(shí)間：2018-03-19 20:25

  本文選題：硅襯底　切入點(diǎn)：GaN　出處：《南昌大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：硅襯底GaN基LED因具有制造成本低、封裝工藝簡(jiǎn)單、器件可靠性高等優(yōu)點(diǎn),一直吸引著廣大學(xué)者的研究熱情。從2004年第一支實(shí)用水平藍(lán)光LED的研制成功,到2013年器件各項(xiàng)光電性能可與主流技術(shù)路線媲美,本實(shí)驗(yàn)室硅襯底GaN基LED制造技術(shù)已日趨成熟。已逐步建立并優(yōu)化了硅襯底LED外延結(jié)構(gòu),包括量子阱個(gè)數(shù)、阱壘周期厚度與摻雜、n型層摻雜、p型層摻雜等主體結(jié)構(gòu)特征。作為有源區(qū)的量子阱及其附近結(jié)構(gòu)對(duì)于LED器件的光電性能具有決定性作用,本論文以前期研究工作為基礎(chǔ),通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化量子阱cap層、低溫GaN準(zhǔn)備層、p-AlGaN電子阻擋層以及p型層等緊鄰量子阱的各功能層(在此統(tǒng)稱這些功能層為阱區(qū)結(jié)構(gòu))的參數(shù)來(lái)提升LED器件的光電性能。主要得到了以下結(jié)論:1.通過(guò)厚度改變,研究了量子壘生長(zhǎng)中的cap層厚度對(duì)器件光電性能的影響,得出了以下結(jié)論:10?cap層樣品量子阱In組分更均勻,阱壘界面更清晰;工作電流密度下,10?cap層樣品相比于7?樣品具有更高的光功率、外量子效率以及更低的工作電壓和半峰寬。效率的提升是由于量子阱壘界面變好對(duì)載流子能起到更好地限制作用,電壓的下降則是由于界面變好同時(shí)使得歐姆接觸電阻值降低了。因此,我們認(rèn)為在該實(shí)驗(yàn)中10?cap層厚度的量子阱對(duì)于提高器件的發(fā)光效率和各項(xiàng)光電性能具有積極意義。2.通過(guò)改變藍(lán)光LED量子阱準(zhǔn)備層中低溫GaN的厚度,研究了V-pits大小對(duì)于器件光電性能的影響。隨著V-pits尺寸的增大,外延薄膜中量子阱內(nèi)的In組分有所升高,量子阱應(yīng)變明顯變小,馳豫度顯著增大;V-pits尺寸越大,工作電流密度下光功率和外量子效率越高,效率衰減越小,工作電壓越小,漏電流越小。這主要得益于V-pits具有屏蔽位錯(cuò)和增加空穴注入的作用。同時(shí)我們注意到,漏電現(xiàn)象隨著V-pits尺寸的繼續(xù)增加出現(xiàn)由降低到升高的轉(zhuǎn)折,主要是由于V-pits對(duì)位錯(cuò)的屏蔽作用和V-pits增大會(huì)新增缺陷這兩種因素競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。硅襯底GaN基LED器件具有易于散熱、電流擴(kuò)展好的優(yōu)點(diǎn),因而我們制得器件的可靠性都很高,選取合適大小的V-pits尺寸可以進(jìn)一步減小老化光衰。3.通過(guò)制備含有大V-pits的綠光LED器件,研究了量子阱后p-AlGaN電子阻擋層(EBL)厚度變化對(duì)器件光電性能的影響。隨著電子阻擋層厚度的增加,器件漏電得到了明顯抑制,工作電流密度時(shí)的EQE增加,效率衰減現(xiàn)象得到緩解。這是由于V-pits側(cè)壁更厚的勢(shì)壘,有效阻擋了電子泄漏。低電流密度時(shí),隨著EBL厚度增加,外量子效率先下降再升高,主要是受輻射復(fù)合效率增加和空穴注入效率降低兩種因素共同影響。繼續(xù)增加EBL厚度時(shí),由于有效空穴注入不足,外量子效率會(huì)降低,效率衰減現(xiàn)象變得更嚴(yán)重。因此,在本實(shí)驗(yàn)中我們認(rèn)為40nm p-AlGaN EBL有利于提升綠光LED器件各項(xiàng)光電性能。4.通過(guò)設(shè)計(jì)不同的外延結(jié)構(gòu),研究了量子阱后P型層厚度對(duì)硅襯底GaN基藍(lán)光LED器件光電性能的影響。P型層減薄后的樣品在工作電流密度下具有更高的光輸出功率、發(fā)光效率和更低的工作電壓,同時(shí),反向漏電情況也得以改善。主要是由于P型層減薄區(qū)域更有利于空穴的注入,使得輻射復(fù)合增加,串聯(lián)電阻減小。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN312.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1635863