喷淋头高度调节InGaN/GaN量子阱生长及n-AlGaN电子阻挡层的模拟研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dancingbug
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发光二极管(LED),自发现之初就体现出了巨大的应用潜能。尤其在Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料发现后,LED有了高效蓝、绿光发光材料,应用范围进一步得到了扩展。目前,氮化镓(GaN)基LED已广泛应用于LED的全彩显示,交通灯等日常生活领域,并且可以制作白光LED,作为新一代固态照明的绿色光源。因此如何提高GaN基LED的性能成为研究的焦点。对于GaN基LED而言,主要可以通过两种途径来提高其性能,一是在现有结构的基础上,探究如何改变生长条件,提高生长质量以提高性能,二是通过优化LED的结构,达到优化性能的目标。基于以上研究背景,结合实验室的现有条件,本论文主要做了喷淋头高度对量子阱生长的影响,以及电子插入层EBL对于LED性能的影响两方面研究:(1)利用Axitron CCS-MOCVD设备,调节喷淋头高度分别为7、13、18及25mm,在蓝宝石衬底上生长InGaN/GaN量子阱,研究喷淋头高度对InGaN/GaN量子阱生长的影响。通过表征发现,随着喷淋头高度的增加,样品的表面形貌、界面质量、阱垒层厚度、In组分以及PL光谱均发生了较大的变化,这主要是由于喷淋头高度的变化,改变了反应室内温度场、流场及反应物浓度场的分布,从而使生长的量子阱表面形貌、晶体质量发生了较大的改变,同时由于喷淋头高度的变化影响了反应室内预反应的发生程度,导致量子阱的厚度及组分发生变化,进而使样品的PL谱也发生了改变。(2)利用Apsys模拟软件,对两组有无n-AlGaN电子阻挡层的LED样品进行模拟,通过比较样品的能带图、载流子浓度分布图、电致发光谱EL、电流-功率C-P曲线、内量子效率IQE及电流-电压Ⅰ-Ⅴ特性,探究了n-AlGaN电子阻挡层的优异特性。研究发现,插入n-Al0.05Ga0.95N作为电子阻挡层EBL,使得LED有源层量子阱中载流子分布及浓度均发生了变化,从而提高了LED的光学及电学等各项性能。造成这一现象的主要原因是由于EBL的插入,很好的将电子限制在了有源层量子阱中,并同时对空穴产生了一定限制作用,使其浓度有所提升,因此改善了LED的多种性能。
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