GaN基材料主要包括氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)及其合金材料,其禁帶寬度可以在AlN的6.2eV到InN的0.7eV之間連續(xù)可調(diào),其發(fā)光范圍可由200nm的紫外波段覆蓋到1770nm的紅外波段。目前,GaN基材料在可見光領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟,已廣泛應用于顯示屏背光源、戶外顯示、照明等領(lǐng)域。近年來,紫外光的應用不斷的拓展,可以應用于水凈化、紫外固化、殺菌、消毒、空氣凈化、防偽檢測、紫外光治療、醫(yī)療工具的消毒、光刻和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。目前市場中采用的紫外光源多為汞燈,汞燈的發(fā)光效率雖然高,但是它的發(fā)光光譜非常的寬,而我們實際應用中只用到特定波段的光,大量的光能會被浪費掉。相比于汞燈,氮化鎵基LED發(fā)光波段更加窄,不會有光能浪費的情況發(fā)生。另外,氮化鎵基紫外LED還具有無毒無害,壽命長等優(yōu)勢。雖然氮化鎵基紫外LED具有諸多優(yōu)勢,但是目前其器件的發(fā)光效率仍然比較低,而且大功率發(fā)光器件制備困難,導致目前市場上主要的紫外光源仍然是汞燈。提高紫外LED的性能,必須解決紫外LED以下制備的難點:(1)低位錯密度的AlGaN材料制備困難。由于Al原子具有較高的鍵能,生長AlGaN時Al...

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 紫外LED的研究進展與存在的問題
        1.2.1 Ⅲ族氮化物材料的基本性質(zhì)
        1.2.2 紫外LED國內(nèi)外研究進展
        1.2.3 紫外LED制備難點
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 GaN薄膜生長技術(shù)和表征手段
    2.1 GaN薄膜外延技術(shù)
        2.1.1 氫化物氣相外延(HVPE)
        2.1.2 分子束外延法(MBE)
        2.1.3 金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)
    2.2 本文采用的MOCVD生長系統(tǒng)簡介
        2.2.1 原材料輸運系統(tǒng)
        2.2.2 反應室系統(tǒng)
        2.2.3 尾氣處理系統(tǒng)
        2.2.4 控制系統(tǒng)
        2.2.5 原位監(jiān)測系統(tǒng)
    2.3 Ⅲ族氮化物材料及其器件表征手段
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 原子力顯微鏡(AFM)
        2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.4 電致發(fā)光(EL)
        2.3.5 光致發(fā)光(PL)
    2.4 小結(jié)
第三章 近紫外DBR的制備與研究
    3.1 前言
    3.2 近紫外DBR的設(shè)計與仿真
        3.2.1 AlGaN材料折射率計算
        3.2.2 傳輸矩陣計算DBR的反射譜
    3.3 近紫外DBR優(yōu)化
        3.3.1 峰值反射率的優(yōu)化
        3.3.2 阻帶寬度的優(yōu)化
        3.3.3 反射角度的優(yōu)化
    3.4 藍寶石上DBR的制備與優(yōu)化
        3.4.1 DBR布拉格波長與峰值反射率的關(guān)系
        3.4.2 高反射率DBR的制備
        3.4.3 復式DBR的制備
        3.4.4 低溫AlN緩沖層緩解DBR應力
    3.5 SiC襯底上導電DBR的制備
        3.5.1 導電DBR的制備
        3.5.2 插入層緩解應力
        3.5.3 AlN緩沖層緩解應力
    3.6 小結(jié)
第四章 藍寶石襯底上近紫外LED的制備及發(fā)光特性的研究
    4.1 前言
    4.2 藍寶石襯底上近紫外LED的制備
    4.3 DBR提高紫外LED發(fā)光效率
        4.3.1 DBR提高發(fā)光效率的原理
        4.3.2 DBR提高器件發(fā)光強度
    4.4 RCLED提高器件發(fā)光效率
        4.4.1 RCLED的仿真
        4.4.2 高反射電極的制備
        4.4.3 RCLED的制備
    4.5 小結(jié)
第五章 碳化硅襯底上近紫外LED的制備及發(fā)光特性研究
    5.1 前言
    5.2 碳化硅襯底上制備垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED
        5.2.1 垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED的制備
        5.2.2 垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED的角度特性研究
    5.3 碳化硅襯底上制備帶有DBR的垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED
        5.3.1 帶有DBR垂直結(jié)構(gòu)紫外LED的制備
        5.3.2 帶有DBRLED的角度特性
    5.4 碳化硅襯底制備帶有pn倒置結(jié)構(gòu)的紫外LED
        5.4.1 pn倒置結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
        5.4.2 碳化硅襯底上隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的研究
        5.4.3 碳化硅襯底上帶有隧道結(jié)結(jié)構(gòu)LED的研究
    5.5 小結(jié)
結(jié)論
本論文創(chuàng)新點
參考文獻
作者簡介及在學期間所取得的科研成果
致謝



本文編號：3762064