為了研究AlGaN量子阱層和壘層中Al組分不同對(duì)AlGaN基深紫外發(fā)光二極管（LED）光電性能的影響,本文利用MOCVD生長(zhǎng)、光刻和干法刻蝕工藝制備了AlGaN量子阱層和壘層具有不同Al組分的270/290/330nm深紫外LED,通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算方法發(fā)現(xiàn),量子阱層和壘層中具有低Al組分紫外LED的AlGaN材料具有較低的位錯(cuò)密度、較高的光輸出功率和外量子效率。通過電流-電壓（I-V）曲線擬合出的較大的理想因子（>3.5）和能帶結(jié)構(gòu)圖表明,AlGaN深紫外LED的電流產(chǎn)生是隧穿機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)作用,這是因?yàn)楦逜l組分AlGaN量子阱中強(qiáng)極化場(chǎng)造成了有源層區(qū)域較大的能帶彎曲和電勢(shì)降。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報(bào). 2017,38(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

AlGaN深紫外LED的結(jié)構(gòu)示意圖

意的是330nmLED的最大外量子效率要明顯高于270nm和290nm的LED。AlGaN基深紫外LED的光提取率受p-GaN吸收以及光的偏振特性影響，由于本文所生長(zhǎng)的LED的p-GaN厚度一致，所以其光提取率主要受光偏振的影響。對(duì)于AlGaN1.5×105100I/mARelativeoutputpower/a.u.1.0×1055.0×10420406080（a）270nm290nm330nm100I/mANormalizedIQE/a.u.0.420406080（b）270nm290nm330nm00.60.81.00.20圖3270/290/330nmLED在不同注入電流下的光功率(a)和歸一化的外量子效率(b)曲線Fig．3Current-dependentoutputpower(a)andnormalizedEQE(b)ofthethreedeepUVLEDs

?VＲP=ISexpq［V(1+ＲS/ＲP)－IＲS］{}nkT，(1)其中ＲP是并聯(lián)電阻，ＲS是串聯(lián)電阻，IS是飽和電流，k是波爾茲曼常量，T為絕對(duì)溫度［21］。對(duì)于AlGaN基深紫外LED，ＲP大約為1011，遠(yuǎn)大于ＲS，從而上式中的V/ＲP和ＲS/ＲP可以忽略，式(1)可以簡(jiǎn)化為:0.01-８６V/VI/A1E－41E鄄61E鄄81E鄄101E鄄1２-１０-６-４-２０２４８２７０nm２9０nm33０nm0.011E鄄61E鄄10I/A270nm290nm330nmⅠⅡ0２468V/V圖4270/290/330nm3種深紫外LED的I-V特性曲線，插圖是相對(duì)應(yīng)的正向I-V曲線。Fig．4I-VcurvesofthethreedeepUVLEDsatroomtem-perature．Inset:correspondingforwardI-Vcurves．dVdI=ＲS+nkTqI．(2)在區(qū)域Ⅰ，270/290/330nmLED的理想因子分別為8．01，7．8，5;在區(qū)域Ⅱ，270nm和290nmLED的理想因子分別為4．05和3．92。所有的理想因子均大于2，如此大的理想因子不能用肖克萊擴(kuò)散和復(fù)合模型來解釋，而是由于在適中的正向電壓下，3個(gè)LED均存在較大的電流隧穿過程。同時(shí)理想因子隨著AlGaN量子阱中Al組分的降低而降低，這是由于較高Al組分的AlxGa1－xN材料會(huì)產(chǎn)生較高的位錯(cuò)密度［22］。為了進(jìn)一步研究深紫外LED的光電特性和隧穿電流的物理機(jī)制，我們采用SilvacoAtlas軟件計(jì)算出3種LED的能帶圖，如圖5所示。在計(jì)算中，AlGaN/AlGaN和AlGaN/GaN的帶偏比例設(shè)為0．5/0．5［23］，采用非完全電離模型計(jì)算離化電子和空穴濃度，電子和空穴的離化能分別為80meV和300meV。在求解泊松方程和載流子連續(xù)性方程時(shí)采用了載流子濃度和電場(chǎng)依賴的遷移率模型，并考慮了間接復(fù)合模型、表面復(fù)合模型、俄

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3397478