GaN基近紫外發(fā)光二極管（Light Emitting Diode,LED）具有體積小、功耗低、壽命長、無毒無害等諸多方面的優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療、固化、殺菌消毒、防偽檢測等領(lǐng)域,因此受到人們的廣泛關(guān)注。為了大力推動(dòng)近紫外LED的市場化,“低成本、大功率”是重要的發(fā)展方向。目前,Si襯底由于具有熱導(dǎo)率高、成本低、大尺寸易于獲得等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是發(fā)展下一代“低成本、大功率”LED的最有潛力的襯底之一。盡管Si襯底上GaN材料的外延技術(shù)已取得一定的發(fā)展,但目前仍存在以下幾個(gè)方面的問題,制約著Si襯底上近紫外LED性能的進(jìn)一步突破:首先,Si與GaN之間的熱失配易使GaN薄膜產(chǎn)生裂紋,從而導(dǎo)致器件失效;其次,Si與GaN之間的較大的晶格失配使GaN薄膜的位錯(cuò)密度偏高,而近紫外LED由于缺乏In的局域化效應(yīng),對位錯(cuò)等缺陷較長波長LED更為敏感;最后,有源區(qū)中的極化效應(yīng)降低了載流子的輸運(yùn)及輻射復(fù)合效率,使得高光效的近紫外LED難以獲得。為了獲得Si襯底上高性能的近紫外LED器件,針對以上問題,本論文按照“基于無裂紋GaN的近紫外LED外延材料與芯片的制備”→“LED外延薄膜的缺陷控制”→“LE... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 GaN基 LED固態(tài)照明技術(shù)
        1.2.1 III族氮化物材料的晶體結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)
        1.2.2 LED的發(fā)光原理
    1.3 GaN基近紫外LED外延材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展
        1.3.1 近紫外LED的襯底選擇
        1.3.2 Si襯底上GaN外延材料的研究進(jìn)展
        1.3.3 近紫外LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排與研究內(nèi)容
    1.5 本論文的創(chuàng)新之處
第二章 外延生長與測試表征
    2.1 MOCVD外延生長技術(shù)
        2.1.1 MOCVD設(shè)備構(gòu)造
        2.1.2 原材料的選擇
        2.1.3 MOCVD化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
    2.2 測試表征方法
        2.2.1 高分辨X射線衍射
        2.2.2 透射電子顯微鏡
        2.2.3 原子力顯微鏡
        2.2.4 光學(xué)顯微鏡
        2.2.5 拉曼光譜
        2.2.6 電致發(fā)光
第三章 無裂紋GaN基 LED外延材料與芯片制備
    3.1 引言
    3.2 Si襯底上無裂紋GaN薄膜的生長
        3.2.1 單層AlGaN緩沖層
        3.2.2 步進(jìn)AlGaN緩沖層
    3.3 Si襯底上近紫外LED外延結(jié)構(gòu)的生長
        3.3.1 LED功能層的設(shè)計(jì)與生長
        3.3.2 LED的發(fā)光波長調(diào)節(jié)
        3.3.3 LED外延薄膜的檢測與分析
    3.4 Si襯底上垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED芯片的制備與研究
        3.4.1 垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED芯片的制備
        3.4.2 垂直結(jié)構(gòu)近紫外LED芯片的性能表征
    3.5 本章小結(jié)
第四章 近紫外LED外延薄膜的缺陷控制研究
    4.1 引言
    4.2 AlN低溫形核層設(shè)計(jì)
        4.2.1 突變的Si/AlN界面
        4.2.2 形核層的溫度對LED外延薄膜質(zhì)量的影響
    4.3 多周期高-低V/III外延層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.1 表面愈合完全的AlN緩沖層
        4.3.2 多周期高-低V/III外延層結(jié)構(gòu)對LED外延薄膜質(zhì)量的影響
    4.4 LED外延薄膜的缺陷對其光電性能的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 近紫外LED結(jié)構(gòu)的能帶調(diào)控研究
    5.1 引言
    5.2 AlInGaN/GaN超晶格EBL設(shè)計(jì)
        5.2.1 基于超晶格EBL的 LED光電性能的模擬
        5.2.2 超晶格EBL結(jié)構(gòu)增強(qiáng)載流子輸運(yùn)特性機(jī)制
        5.2.3 LED外延薄膜及實(shí)際芯片性能表征
    5.3 GaN/AlGaN/GaN梯形量子壘設(shè)計(jì)
        5.3.1 基于梯形量子壘結(jié)構(gòu)的LED光電性能的模擬
        5.3.2 梯形量子壘結(jié)構(gòu)增強(qiáng)載流子輻射復(fù)合效率機(jī)制
        5.3.3 量子壘結(jié)構(gòu)對MQWs質(zhì)量及實(shí)際器件性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3201111