使用MOCVD在圖形化Si襯底上生長(zhǎng)了含V形坑的InGaN/GaN藍(lán)光LED。通過(guò)改變生長(zhǎng)溫度,生長(zhǎng)了禁帶寬度稍大的載流子限制阱和禁帶寬度稍小的發(fā)光阱,研究了兩類量子阱組合對(duì)含V形坑InG aN/GaN基藍(lán)光LED效率衰減的影響。使用高分辨率X射線衍射儀和LED電致發(fā)光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)LED外延結(jié)構(gòu)和LED光電性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:限制阱靠近n層、發(fā)光阱靠近p層的新型量子阱結(jié)構(gòu),在室溫75 A/cm²時(shí)的外量子效率相對(duì)于其最高點(diǎn)僅衰減12.7%,明顯優(yōu)于其他量子阱結(jié)構(gòu)的16.3%、16.0%、28.4%效率衰減,且只有這種結(jié)構(gòu)在低溫時(shí)（T≤150 K）未出現(xiàn)內(nèi)量子效率隨電流增大而劇烈衰減的現(xiàn)象。結(jié)果表明,合理的量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠顯著提高電子空穴在含V形坑量子阱中的有效交疊,促進(jìn)載流子在阱間交互,提高載流子匹配度,抑制電子泄漏,從而減緩效率衰減、提升器件光電性能。 

【文章來(lái)源】：發(fā)光學(xué)報(bào). 2017,38(07)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

硅襯底InGaN/GaN基藍(lán)光LED藍(lán)色發(fā)光二極管

艽?峁?示意圖。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度為842．5℃的禁帶寬度Eg較大的載流子限制阱，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為445nm。紅色部分代表p-AlGaN電子阻擋層。器件結(jié)構(gòu)為垂直結(jié)構(gòu)，芯片有效發(fā)光面積為1mm×1mm，其詳細(xì)制造過(guò)程見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道［21］。3結(jié)果與討論使用Panalytical公司生產(chǎn)的X＇PertPＲO高分辨率X射線雙晶衍射儀(Cu靶，40kV×40mA)表征樣品A、B、C、D外延片的結(jié)構(gòu)及晶體質(zhì)量，結(jié)果如圖2所示。圖2中較強(qiáng)的主峰來(lái)自GaN層，其他較弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的衛(wèi)星峰。4個(gè)樣品的衍射曲線均能清楚地看到MQW第4級(jí)衛(wèi)星峰，表明4個(gè)樣品的晶體質(zhì)量都很好，量子阱阱層和壘層界面陡峭。通過(guò)進(jìn)一步軟件擬合發(fā)現(xiàn)，4個(gè)樣品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0茲/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)圖2樣品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲線。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本實(shí)驗(yàn)中將阱的溫度升高或降低6℃并沒(méi)有對(duì)MQW厚度產(chǎn)生明顯影響。本文選取在350mA下點(diǎn)測(cè)得到的主波長(zhǎng)在453～454nm范圍內(nèi)的芯片進(jìn)行封裝，封裝成燈珠后采用Keithley2635恒流源作為激發(fā)源給樣品加占空比為10%的脈沖直流電信號(hào)，并同時(shí)記錄樣品的電流-電壓(I-V)特性，測(cè)試電壓范圍為0～3．5V。樣品發(fā)出的穩(wěn)態(tài)EL信號(hào)經(jīng)InstrumentSystems公司生產(chǎn)的型號(hào)為ISP250-211的積分球和型號(hào)為CAS140CT的光譜儀進(jìn)行探測(cè)，得到室溫不同

艽?峁?示意圖。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度為842．5℃的禁帶寬度Eg較大的載流子限制阱，設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為445nm。紅色部分代表p-AlGaN電子阻擋層。器件結(jié)構(gòu)為垂直結(jié)構(gòu)，芯片有效發(fā)光面積為1mm×1mm，其詳細(xì)制造過(guò)程見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道［21］。3結(jié)果與討論使用Panalytical公司生產(chǎn)的X＇PertPＲO高分辨率X射線雙晶衍射儀(Cu靶，40kV×40mA)表征樣品A、B、C、D外延片的結(jié)構(gòu)及晶體質(zhì)量，結(jié)果如圖2所示。圖2中較強(qiáng)的主峰來(lái)自GaN層，其他較弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的衛(wèi)星峰。4個(gè)樣品的衍射曲線均能清楚地看到MQW第4級(jí)衛(wèi)星峰，表明4個(gè)樣品的晶體質(zhì)量都很好，量子阱阱層和壘層界面陡峭。通過(guò)進(jìn)一步軟件擬合發(fā)現(xiàn)，4個(gè)樣品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0茲/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)圖2樣品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲線。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本實(shí)驗(yàn)中將阱的溫度升高或降低6℃并沒(méi)有對(duì)MQW厚度產(chǎn)生明顯影響。本文選取在350mA下點(diǎn)測(cè)得到的主波長(zhǎng)在453～454nm范圍內(nèi)的芯片進(jìn)行封裝，封裝成燈珠后采用Keithley2635恒流源作為激發(fā)源給樣品加占空比為10%的脈沖直流電信號(hào)，并同時(shí)記錄樣品的電流-電壓(I-V)特性，測(cè)試電壓范圍為0～3．5V。樣品發(fā)出的穩(wěn)態(tài)EL信號(hào)經(jīng)InstrumentSystems公司生產(chǎn)的型號(hào)為ISP250-211的積分球和型號(hào)為CAS140CT的光譜儀進(jìn)行探測(cè)，得到室溫不同

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管[J]. 江風(fēng)益,劉軍林,王立,熊傳兵,方文卿,莫春蘭,湯英文,王光緒,徐龍權(quán),丁杰,王小蘭,全知覺(jué),張建立,張萌,潘拴,鄭暢達(dá).  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2015(06)
[4]具有三角形InGaN/GaN多量子阱的高內(nèi)量子效率的藍(lán)光LED（英文）[J]. 趙芳,張運(yùn)炎,宋晶晶,丁彬彬,范廣涵.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2013(01)



本文編號(hào)：3473830