多基色無熒光粉高品質(zhì)白光照明被認為是半導體固態(tài)照明的終極方案,也是InGaN基LED的研究重點和發(fā)展方向。然而,在長波段區(qū)域（>500 nm）,由于InGaN/GaN有源區(qū)晶體質(zhì)量退化和內(nèi)部存在的強極化電場等原因,導致GaN基LED的發(fā)光效率急劇下降,即眾所周知的“黃綠光鴻溝”。提升GaN基黃綠光波段的發(fā)光效率是實現(xiàn)多基色LED白光照明的關(guān)鍵性問題,目前仍存在著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。在此背景下,本文在國家硅基LED工程技術(shù)研究中心的平臺上,主要圍繞Si襯底GaN（GaN/Si）基綠光LED外延設計和效率提升展開了較系統(tǒng)的研究工作,研究了有源區(qū)生長、準備層結(jié)構(gòu)設計對GaN/Si基綠光LED性能的顯微結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能的影響。取得的研究成果如下:1.研究了GaN/Si基綠光量子阱（QW）的熱穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),高溫p型層的生長會引起低溫生長的InGaN QW發(fā)生嚴重的In擴散,導致大量的FL暗點形成。進一步研究發(fā)現(xiàn),In擴散起始于富In團簇,在富In團簇中觀察到大量的失配位錯/堆垛層錯,在In擴散嚴重的區(qū)域,In原子幾乎被耗盡,導致InGaN QW缺失。通過在生長完QW保護層后使用大流量的H

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

III-V族氮化物材料存在的三種晶體結(jié)構(gòu)：（a）纖鋅礦、（b）巖鹽礦和（c）閃鋅礦

其帶隙可通過改變 Al 和 In 從 0.7 eV（InN）調(diào)至 6.2 eV（AlN），發(fā)射光譜范圍從紫外到紅外，如圖 1-1 所示，是一種理想的 LED 發(fā)光材料[7]。隨著 III-V 氮化物半導體材料和器件的發(fā)展，超高 InGaN 基藍綠光 LED 已經(jīng)商業(yè)化。表 1-2 列出了室溫下 GaN、AlN 和 InN 材料的基本物理參數(shù)。圖 1-2 III-V 族氮化物材料存在的三種晶體結(jié)構(gòu)：（a）纖鋅礦、（b）巖鹽礦和（c）閃鋅礦

LED A和LED B在室溫下的PL光譜，LEDA的量子阱通過周期性中斷In源和法生長；LED B的InGaN量子阱通過傳統(tǒng)法生長長速率和V/Ⅲ比對InGaN/GaN的晶體質(zhì)量也有著重要影響。在MOaN量子阱時，高的生長速率可以提高InGaN量子阱中的In含量，但InGaN量子阱的晶體質(zhì)量變差，C雜質(zhì)濃度增大等問題。NH3是N源于InGaN黃綠光量子阱的生長溫度很低，NH3的裂解效率很低，容重不足，在InGaN量子阱中留下大量的N空位，還降低了量子阱中的的In容易在表面偏析形成In團簇、甚至In滴，嚴重惡化InGaN量子。因此，生長InGaN黃綠光量子阱一般需要很高的V/Ⅲ比。增大VN源，但過大也會加劇TMGa與NH3之間的加合預反應，導致量子阱、In并入效率降低、晶體質(zhì)量嚴重惡化。同時過量的NH3在裂解提，還會分解產(chǎn)生H2會進一步降低In的并入、破壞量子阱壘界面。比如9]研究發(fā)現(xiàn)一定量的V/Ⅲ可以提高InGaN量子阱的In并入以及發(fā)光強但V/Ⅲ高到一定程度后將會明顯減少InGaN量子阱中的In含量，以性能。為了避免加和預反應，Du等人[60]通過采用周期性中斷In源

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]高光效硅襯底GaN基黃光發(fā)光二極管發(fā)光性能研究[D]. 陶喜霞.南昌大學 2018
[2]氮化物多量子阱結(jié)構(gòu)光電器件性能研究[D]. 吳海燕.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2018
[3]準備層及量子阱區(qū)生長條件對Si襯底GaN基LED性能影響的研究[D]. 齊維靖.南昌大學 2018
[4]含V形坑的Si襯底GaN基藍光LED發(fā)光性能研究[D]. 吳小明.南昌大學 2014
[5]硅基GaN外延膜生長與LED性能提升研究[D]. 鄭暢達.南昌大學 2014
[6]InGaN/GaN低維量子阱結(jié)構(gòu)的制備及其發(fā)光性質(zhì)研究[D]. 楊國鋒.南京大學 2013
[7]AlInGaN半導體薄膜的MOVPE生長和光電特性研究[D]. 王東博.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[8]硅基LED量子阱相關(guān)特性及芯片p面技術(shù)研究[D]. 王光緒.南昌大學 2012
[9]GaN材料的缺陷分布及工藝設計對器件性能的影響研究[D]. 王福學.南京大學 2011



本文編號：2929359