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全光谱LED照明是未来照明市场的一种趋势,然而全光谱照明所需求的黄绿光LED效率低下,这制约了全光谱LED照明的发展。因此,提升长波长LED的发光效率已成为一个亟待解决的问题。本文依据课题组已有的研究成果,从量子阱中的V坑入手,结合实验与数值仿真软件,研究了 V坑对长波长LED光电性能的影响。取得的主要研究成果如下:1、通过调节n-GaN层前的AlN缓冲层厚度,获取了三组不同V坑密度的绿光LED样品,研究了多量子阱中的V坑密度对Si衬底GaN基绿光LED外量子效率(EQE)的影响。结果表明:通过调控AlN缓冲层厚度获取了阱中V坑密度分别为7.96×108、9.17×108、11.02×108 cm-2的外延层材料,增大的V坑密度并未破坏阱垒界面。在小电流密度下,V坑密度增大有利于阱中In原子并入,量子阱晶体质量提升,三样品EQE值随着V坑密度增大而增大使得外量子效率最大值增加,量子效率最高值对应的电流密度值(Jmax)左移。在大电流密度下,三样品EQE值随V坑密度增加先增后减。EQE增加是因为增大的V坑密度有利于空穴的注入。下降则是因为V坑面积占比过大,量子阱区有效发光面积减小,加剧了载流子的泄漏与俄歇复合。在20 A/cm2电流密度下,三个样品的EQE值分别为35.24%、36.45%、33.9%,这说明在V坑促进空穴注入及保证阱区有效发光面积二者之间存在V坑面积占比最佳值。实验结果表明,20 A/cm2电流密度下,绿光LED中V坑最佳面积占比范围为23%左右。2、通过利用数值仿真软件Silvaco TCAD,研究了空穴阻挡层对黄光LED中空穴注入及内量子效率(IQE)的影响。结果表明,在p区引入n型氮化物作为空穴阻挡层(HBLP)后,IQE值均有所下降。分析发现,引入n-GaN层作为空穴阻挡层(GaN HBLP)后,V坑空穴电流占比由23.08%提升到98.44%,但是GaN HBLP会使得电子在平台区的泄漏加剧,电子与空穴在p区发生非辐射复合,IQE值下降。引入n-Al0.5Ga0.5N层作为空穴阻挡层(Al0.5Ga0.5N HBLP)后,V坑中空穴电流占比为99.05%,并且减小了平台区的电子泄漏,但是该层会迫使电子经由V坑泄漏至p区,与p区空穴发生非辐射复合,降低IQE。在引入HBLP的基础上,我们在n区引入了非故意掺杂的AlN空穴阻挡层(AlNHBLN),该层能够减少电子经由V坑至p区的泄漏,并且阻挡了空穴由V坑泄漏至准备层,提升了 IQE,但是同时增加了正向电压。3、利用黄光LED数值模型对黄光LED的结构进行了优化分析,结果表明,p区100nm厚的Al0.5Ga0.5N(Si-doped:1×1017 cm3)空穴阻挡层(HBLP)可以减小平台区的电子泄漏,小幅度提升了 IQE。N区的空穴阻挡层(HBLN)为AlN(非故意掺杂:5×1016 cm-3)时,对阻挡电子及空穴经由V坑泄漏的效果更好。黄光LED中,V坑密度为3×109 cm-2时,IQE取得最大值,其对应的V坑面积占比约为55%。