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在发光器件的研究制造中，最常用的是宽禁带Ⅲ-Ⅴ氮化物半导体材料，其最具有代表性的是氮化镓。但由于GaN体单晶材料难以制备，所以在制备GaN薄膜时需要生长在其他衬底材料上面，最常用的衬底材料有蓝宝石，碳化硅和硅材料。在发光二极管的研究制造中，蓝宝石衬底是用的最多且技术最成熟的材料。由于蓝宝石为绝缘材料，所以必需在外延生长好的薄膜中刻蚀出N型GaN材料，以便后端电极的连接。基于这种结构的应用，势必造成电流聚集效应而使得器件的发光发热部位集中，降低了器件的可靠性。再次，电流横向流动过程中霍尔效应对器件发光效率造成了严重的影响，本文具体工作内容如下:
1.利用APSYS半导体器件模拟仿真软件对蓝宝石衬底GaN基多量子阱结构LED进行三维建模，并设计电极结构为对角电极，模拟过程中所加载的驱动电流为20mA。在模拟分析过程中，分别对量子阱结构中阱的宽度，垒的宽度以及垒中In含量的不同分别进行了模拟运算，并对Ⅳ特性曲线，内量子效率，自发发射光谱强度以及自发光谱主波长的红移现象等参数进行了分析比较。结果发现，根据LED器件不同的应用需求，可以通过改变这三者中任何一个参数进行优化设计。
2.由于电子和空穴的迁移率相差较大，所以器件的发光就会比较集中，这样也导致结温分布不均匀而降低了器件的可靠性。为了使这种现象得到改善，在模拟运算过程中对垒中分别进行了不同浓度的N型掺杂。最后对Ⅳ特性，内量子效率，自发发射光谱，电子浓度分布，空穴浓度分布进行了比较分析，发现随着垒中掺杂浓度的增加，器件的整体发光效率先变好，再变劣，其最佳浓度为5E+16。
3.电极结构的设计，不仅可以改善电流聚集效应，还可以使霍尔效应对器件发光效率的负面影响得到一定程度的削弱。通过对对角电极，叉指电极以及笔者所设计的“田”字型电极器件的模拟运算。结果发现，无论从Ⅳ特性曲线，内量子效率，发射功率，发光效率，自发发射光谱等参数的比较，“田”字型电极具有非常明显的优势。最后对“田”字型电极也做了优化模拟，发现当电极宽度为20um时，器件的各项特性均比较好。