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,可廣泛應用于生物醫(yī)療、固化、殺菌消毒、防偽檢測等領域,因此受到人們的廣泛關注。為了大力推動近紫外LED的市場化,“低成本、大功率”是重要的發(fā)展方向。目前,Si襯底由于具有熱導率高、成本低、大尺寸易于獲得等優(yōu)點,被認為是發(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材料的外延技術已取得一定的發(fā)展,但目前仍存在以下幾個方面的問題,制約著Si襯底上近紫外LED性能的進一步突破:首先,Si與GaN之間的熱失配易使GaN薄膜產生裂紋,從而導致器件失效;其次,Si與GaN之間的較大的晶格失配使GaN薄膜的位錯密度偏高,而近紫外LED由于缺乏In的局域化效應,對位錯等缺陷較長波長LED更為敏感;最后,有源區(qū)中的極化效應降低了載流子的輸運及輻射復合效率,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】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：125 頁

【學位級別】：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
        1.2.1 III族氮化物材料的晶體結構和基本性質
        1.2.2 LED的發(fā)光原理
    1.3 GaN基近紫外LED外延材料及結構設計的研究進展
        1.3.1 近紫外LED的襯底選擇
        1.3.2 Si襯底上GaN外延材料的研究進展
        1.3.3 近紫外LED結構設計的研究進展
    1.4 本論文的結構安排與研究內容
    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
        2.1.1 MOCVD設備構造
        2.1.2 原材料的選擇
        2.1.3 MOCVD化學反應動力學
    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AlGaN緩沖層
    3.3 Si襯底上近紫外LED外延結構的生長
        3.3.1 LED功能層的設計與生長
        3.3.2 LED的發(fā)光波長調節(jié)
        3.3.3 LED外延薄膜的檢測與分析
    3.4 Si襯底上垂直結構近紫外LED芯片的制備與研究
        3.4.1 垂直結構近紫外LED芯片的制備
        3.4.2 垂直結構近紫外LED芯片的性能表征
    3.5 本章小結
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低溫形核層設計
        4.2.1 突變的Si/AlN界面
        4.2.2 形核層的溫度對LED外延薄膜質量的影響
    4.3 多周期高-低V/III外延層結構設計
        4.3.1 表面愈合完全的AlN緩沖層
        4.3.2 多周期高-低V/III外延層結構對LED外延薄膜質量的影響
    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
第五章 近紫外LED結構的能帶調控研究
    5.1 引言
    5.2 AlInGaN/GaN超晶格EBL設計
        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結構增強載流子輸運特性機制
        5.2.3 LED外延薄膜及實際芯片性能表征
    5.3 GaN/AlGaN/GaN梯形量子壘設計
        5.3.1 基于梯形量子壘結構的LED光電性能的模擬
        5.3.2 梯形量子壘結構增強載流子輻射復合效率機制
        5.3.3 量子壘結構對MQWs質量及實際器件性能的影響
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3201111