高铟组分铟镓氮材料的超快载流子动力学研究
[Abstract]:Indium gallium nitrogen (InGaN) materials can be adjusted arbitrarily between 0.7ev of InN and 3.4ev of GaN because their band gap varies with the composition of In. It can basically cover the whole visible light band and is considered to be an excellent material for making optoelectronic devices in the new generation. However, due to the lattice mismatch between InN and GaN, there is a serious phase separation in InGaN materials, so it is difficult to prepare high quality InGaN materials with high In composition. The quantum confinement effect caused by phase separation, localization of energy states, and state filling make the optical properties and carrier dynamics of InGaN very complicated, and the physical mechanism of InGaN is not fully understood. Therefore, the study of optical properties of InGaN not only has important theoretical significance, but also has a very important guiding value for improving the existing luminescent devices and developing new devices. In this paper, the carrier dynamics of InGaN materials with different structures with high In components were investigated by steady-state fluorescence spectroscopy, time-resolved fluorescence and pump-detection techniques. The main contents of this thesis are as follows: 1. The excited emission and carrier dynamics of InGaN epitaxial films at room temperature have been studied. The phenomenon of stimulated emission was observed at high excitation power. Furthermore, time-resolved fluorescence spectra and pump-detection techniques were used to study the carrier dynamics, and the fluorescence lifetime attenuation curves and transient differential reflectance curves were obtained. The experimental results clearly show the physical images of the multistep relaxation process of photogenerated hot carriers, and it is found that the film samples still have slower carrier heating process under the excited emission condition. It is concluded that this slow carrier heating process originates from the phonon bottleneck effect caused by phase separation and In condensation. 2. The photoluminescence properties and carrier dynamics of InGaN multiple quantum well samples with different periods have been studied. It is found that there is a slow carrier heating process similar to the thin film material in the quantum well samples, and it is considered that the source is also the phonon bottleneck effect caused by phase separation. 3. The fluorescence recombination and carrier dynamics of p-i-n junction in InGaN multiple quantum well samples with p-i-n structure were studied. The fluorescence lifetime decay curves of p-i-n quantum well samples with different excitation power have been measured. It is found that the fluorescence decay process is much slower than that of multiple quantum wells and thin films, and the change of excitation power has an obvious effect on the radiation recombination process. It is considered that this phenomenon originates from the shielding effect of photovoltaic carriers on the p-i-n junction electric field and the dynamic de-shielding effect.
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN304.2
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本文编号:2269014
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