大功率發(fā)光二極管（Light Emitting Diodes,LEDs）因具有電光轉(zhuǎn)換效率高、節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)而開(kāi)始大規(guī)模用于照明領(lǐng)域。目前,白光LED主要通過(guò)藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉原理實(shí)現(xiàn)。因此,藍(lán)光LED芯片性能的提升,對(duì)提高照明效率,節(jié)省能源起著至關(guān)重要的作用。目前,藍(lán)光LED性能已經(jīng)得得了很大的提升,藍(lán)寶石襯底大功率藍(lán)光LED芯片的發(fā)光效率能夠達(dá)到140～180 lm/W,但仍然存在光提取效率偏低、大電流下出現(xiàn)電流聚集現(xiàn)象而導(dǎo)致“效率下降”、漏電流過(guò)大等亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。而且大功率LED芯片技術(shù)主要被幾家國(guó)外公司壟斷,國(guó)內(nèi)LED芯片制造企業(yè)生產(chǎn)的大功率LED芯片質(zhì)量與國(guó)際領(lǐng)先水平仍存在一定的差距。本課題以大功率InGaN/GaN藍(lán)光LED芯片為研究對(duì)象,采用理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的手段,研究LED微納光學(xué)結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)LED芯片光電性能的積極影響,并探析了 LED芯片漏電流形成機(jī)理及漏電流大小對(duì)LED可靠性的影響。主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面:（1）通過(guò)分析光子在LED結(jié)構(gòu)中的傳輸性質(zhì),確定了提高LED光提取效率的基本思路�；趲缀喂鈱W(xué)... 

【文章來(lái)源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖I-1藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光原理圖

光效很低。雙異質(zhì)（Ｄｏｕｂｌｅｈｅｔｅｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅ，ＤＨ）結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)解決了?ＬＥＤ??光效偏低的根本問(wèn)題，使ＬＥＤ能夠真正得到實(shí)際應(yīng)用。雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)一般由寬帶??隙的ｐ型和ｎ型半導(dǎo)體材料和插入其中的一薄層窄帶隙材料組成，如圖１－３所??示。寬帶隙的ｐ型和ｎ型半導(dǎo)體材料分別作為空穴和電子產(chǎn)生層，而窄帶隙材料??則作為載流子限制層。過(guò)剩載流子分別從兩個(gè)方向注入有源層，然后在窄帶隙材??料中復(fù)合，所以此層材料往往又稱(chēng)為有源層。此時(shí)，發(fā)光區(qū)域由有源區(qū)厚度確定，??而不是載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度。顯然，把有源層變薄是增加輻射復(fù)合概率的有效措施。??當(dāng)有源層的厚度降低到晶體電子的德布羅意波長(zhǎng)可比的尺度時(shí)，載流子會(huì)被量子??限域，這種結(jié)構(gòu)即為量子阱（ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ，ＱＷ）結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步提升光效，現(xiàn)??今多采用多量子阱（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ?Ｑｕａｎｔｕｍ?Ｗｅｌｌ，ＭＱＷ）結(jié)構(gòu)。??ｒ？？？？？？？？？？？???導(dǎo)帶?????光子??ｎ型寬禁帶?窄禁帶ｐ型寬禁帶??”?Ｅｊｒｐ??〇〇〇〇〇Ｌ＾ｂ〇〇〇〇〇〇〇〇?價(jià)帶??０００００?〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇??圖１－３雙異質(zhì)結(jié)發(fā)光原理示意圖??１．２．２?ＬＥＤ發(fā)展歷史??１９０７年

。隙的ｐ型和ｎ型半導(dǎo)體材料和插入其中的一薄層窄帶隙材料組成，如圖示。寬帶隙的ｐ型和ｎ型半導(dǎo)體材料分別作為空穴和電子產(chǎn)生層，而窄帶則作為載流子限制層。過(guò)剩載流子分別從兩個(gè)方向注入有源層，然后在窄料中復(fù)合，所以此層材料往往又稱(chēng)為有源層。此時(shí)，發(fā)光區(qū)域由有源區(qū)厚度而不是載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度。顯然，把有源層變薄是增加輻射復(fù)合概率的有當(dāng)有源層的厚度降低到晶體電子的德布羅意波長(zhǎng)可比的尺度時(shí)，載流子會(huì)限域，這種結(jié)構(gòu)即為量子阱（ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ，ＱＷ）結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步提升光

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]插指型SiO2電流阻擋層對(duì)大功率LED外量子效率的影響[J]. 劉夢(mèng)玲,高藝霖,胡紅坡,劉星童,呂家將,鄭晨居,丁星火,周圣軍.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]磁控反應(yīng)濺射AlN緩沖層對(duì)GaN基LED器件性能的影響[J]. 農(nóng)明濤,苗振林,梁智勇,周佐華,蔡炳杰,盧國(guó)軍,林傳強(qiáng),張宇.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2015(12)
[3]側(cè)壁粗化提高GaN基發(fā)光二極管出光效率的研究[J]. 李曉瑩,朱麗虹,鄧彪,張玲,劉維翠,曾凡明,劉寶林.  廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(03)
[4]硅基板和銅基板垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED變溫變電流發(fā)光性能的研究[J]. 黃斌斌,熊傳兵,張超宇,黃基鋒,王光緒,湯英文,全知覺(jué),徐龍權(quán),張萌,王立,方文卿,劉軍林,江風(fēng)益.  物理學(xué)報(bào). 2014(21)
[5]Enhancement in light output power of LEDs with reflective current blocking layer and backside hybrid reflector[J]. ZHOU ShengJun,FANG Fang,CAO Bin,LIU Sheng,DING Han.  Science China（Technological Sciences）. 2013(06)
[6]利用結(jié)構(gòu)函數(shù)分析功率型LED的熱特性[J]. 張海兵,呂毅軍,陳煥庭,李開(kāi)航,高玉琳,陳忠,陳國(guó)龍.  光電子.激光. 2009(04)
[7]MOCVD生長(zhǎng)的p型GaN薄膜中Mg摻雜的優(yōu)化與分析（英文）[J]. 張曉敏,王彥杰,楊子文,廖輝,陳偉華,李丁,李睿,楊志堅(jiān),張國(guó)義,胡曉東.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2008(08)
[8]GaN基材料及其外延生長(zhǎng)技術(shù)研究[J]. 劉一兵,黃新民,劉國(guó)華.  微納電子技術(shù). 2008(03)
[9]p型氮化鎵退火及發(fā)光二極管研究[J]. 邢艷輝,韓軍,劉建平,牛南輝,鄧軍,沈光地.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2007(02)
[10]鈍化處理對(duì)GaN基LED反向漏電流特性的改善[J]. 薛松,韓彥軍,羅毅.  半導(dǎo)體光電. 2006(02)

博士論文
[1]一種新型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的分析及制備研究[D]. 汪沛.華中科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3536258