InGaN/GaN基纳米柱LED的制备及光学特性研究
发布时间：2020-12-20 16:44
GaN及其合金化合物（InGaN、AlGaN等）作为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的代表,由于Ⅲ族氮化物半导体材料属于直接带隙半导体并且拥有变化范围很大的带隙宽度,其带隙变化范围从InN的0.7eV到AlN的6.28eV,对应能量从近红外可覆盖到深紫外,再加上其良好的热稳定性和优良的电热力学性质,在发光、显示、探测、存储等领域得到广泛应用。特别是在光电器件方面,InGaN合金作为一个重要的发光材料,更是起到不可替代的作用。尽管InGaN/GaN多量子阱LED的特性和应用在过去取得了很大的进步与发展,但仍有许多问题有待解决,最重要的问题之一是InGaN/GaN多量子阱LED的发光效率仍然较低。本论文首先采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在c面蓝宝石衬底之上生长InGaN/GaN多量子阱基LED。然后,使用自上而下的ICP刻蚀技术制备纳米柱LED阵列。利用PL、拉曼、SEM等方法以及Rsoft模拟等手段分析纳米柱结构对InGaN/GaN基LED光电特性和内部物理机制的影响。主要内容如下:（1）研究对比了平板LED（即原位样品）与纳米柱LED阵列（即纳米柱样品）的发光强度和发光效率。通过对比...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１过去四十年可见光ＬＥＤ性能提升曲线，在此期间，ＬＥＤｓ性能以平均每十年增长１０??倍的速度发展Ｗ
ＬＥＤ的发光效率还相对较低，黄光ＬＥＤ的发光效率最低，在黄－绿波段（５００－５８０??ｎｍ）发光效率下降很快，存在一个效率“空隙”。这种现象同时存在于ＧａＮ基和??ＡｌＧａｌｎＰ基的ＵＥＤ中，均无法获得较高的发光效率。如图１．２＿所示，这个“空??隙”问题就是“Ｇｒｅｅｎ?Ｇａｐ”问题［２１＿２３］。“Ｇｒｅｅｎ?Ｇａｐ”问题使黄、绿光ＬＥＤ的发??展遇到瓶颈，发展落后于蓝光ＬＥＤ，缺少高效的黄、绿光ＬＥＤ也无法实现真正??１０００?＾＇＂－ｉｎＧａＮ???????■ＩｎＧａＡｌＰ??：?／Ｊ－：：．？？屬??？＂ｃｏｌｄ?ｗｈｉｔｅ＇?／＇／■■＇?．－２０％－．．??１?Ｉｒｒ：?／?ｌ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?＼?＼?＼??＂?４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００??ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?，??图１．２丨ｎＧａＮ基ＬＥＤ发光效率与波长的变化关系曲线，在黄－绿波段（５００－５８０?ｎｍ）发光??效率下降很快Ｐ１。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｅｆｆｉｃａｃｙ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｏｆ?ＩｎＧａＮ－ｂａｓｅｄ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｗｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ＬＥＤｓ，??ｗｈｉｃｈ?ｄｅｃｌｉｎｅｄ?ｒａｐｉｄｌｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙｅｌｌｏｗ－ｇｒｅｅｎ?ｂａｎｄｓ［２０】．??，?意义的上白光显示。人眼对绿光敏感度高，提高绿光波段ＬＥＤ发光效率对ＬＥＤ??发展尤为重要。目前的替代品都是利用蓝光ＬＥＤ激发荧光粉获得，在发光效率、??亮度和色彩度上都难以满足需要。??１．４本论文的研究内容与主要安排??目前
复合和非辐射复合。??２．１．１辑射复合??辐射复合有多种途径，主要包括带带跃迁、激子跃迁、杂质跃迁，如图２．１??所示。??ＥＣ＾?２?２－??Ｅｉ??Ｄ?令１?１?ｍ?．??＼?＾／Ｗ＼?ｄｄ＿Ｓ＿??Ｖ：：＇１?＇；Ｗ＼?＇．ｗ＇．．?＼?，ｒ??ＷＶ＼?ＤＡ—??Ａ￣??Ｆ?？?十十?十??图２．１半导体主要复合过程。??Ｆｉｇ．?２．１?Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｓ?ｉｎ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ．??（１）带带跃迁。导带电子与价带空穴直接复合发光过程为带带跃迁（五ｃ－五小分??为直接跃迁和间接跃迁⑴。??直接跃迁没有声子参与，能量为／／Ｖ＝￡ｇ；??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束曝光技术及其应用综述[J]. 王振宇,成立,祝俊,李岚. 半导体技术. 2006(06)
[2]低温等离子体增强化学气相沉积技术制备碳纳米管[J]. 李社强,江南,王太宏. 真空. 2004(04)
博士论文
[1]基于拉曼效应的光与原子相互作用的研究及应用[D]. 邱诚.华东师范大学 2016
[2]电子束蒸发ITO薄膜结构、性能及球形基底薄膜制备[D]. 邱阳.中国建筑材料科学研究总院 2015
[3]微纳系统电子束光刻关键技术及相关机理研究[D]. 于明岩.哈尔滨理工大学 2015
[4]利用纳米尺度金属/介质结构增强GaN基蓝光LED发光效率的研究[D]. 高晖.山东大学 2012
硕士论文
[1]微纳结构增强GaN基LED发光效率的研究[D]. 汪金.江南大学 2017
[2]电子束蒸发法沉积金属聚合物基复合薄膜成膜机理及其性能研究[D]. 孙晋国.南京理工大学 2017
[3]GaN纳米棒阵列的微纳加工及光学性能研究[D]. 王皓田.太原理工大学 2016
[4]电子束曝光技术及其在锂离子电池薄膜负极中应用的研究[D]. 刘佳.华南理工大学 2013
[5]电子束蒸发沉积掺杂TiO2薄膜的结构控制及其性质研究[D]. 陆中丹.南京理工大学 2012
[6]高深宽比微结构加工技术研究[D]. 陈少军.上海交通大学 2011
[7]ICP刻蚀SiC机制及表面损伤的研究[D]. 吕英.厦门大学 2008
[8]等离子体增强化学气相沉积方法制备碳纳米管及其表征[D]. 李宗鹏.吉林大学 2008
本文编号：2928201
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１过去四十年可见光ＬＥＤ性能提升曲线，在此期间，ＬＥＤｓ性能以平均每十年增长１０??倍的速度发展Ｗ
ＬＥＤ的发光效率还相对较低，黄光ＬＥＤ的发光效率最低，在黄－绿波段（５００－５８０??ｎｍ）发光效率下降很快，存在一个效率“空隙”。这种现象同时存在于ＧａＮ基和??ＡｌＧａｌｎＰ基的ＵＥＤ中，均无法获得较高的发光效率。如图１．２＿所示，这个“空??隙”问题就是“Ｇｒｅｅｎ?Ｇａｐ”问题［２１＿２３］。“Ｇｒｅｅｎ?Ｇａｐ”问题使黄、绿光ＬＥＤ的发??展遇到瓶颈，发展落后于蓝光ＬＥＤ，缺少高效的黄、绿光ＬＥＤ也无法实现真正??１０００?＾＇＂－ｉｎＧａＮ???????■ＩｎＧａＡｌＰ??：?／Ｊ－：：．？？屬??？＂ｃｏｌｄ?ｗｈｉｔｅ＇?／＇／■■＇?．－２０％－．．??１?Ｉｒｒ：?／?ｌ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?＼?＼?＼??＂?４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００??ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?，??图１．２丨ｎＧａＮ基ＬＥＤ发光效率与波长的变化关系曲线，在黄－绿波段（５００－５８０?ｎｍ）发光??效率下降很快Ｐ１。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｅｆｆｉｃａｃｙ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｏｆ?ＩｎＧａＮ－ｂａｓｅｄ?ｑｕａｎｔｕｍ?ｗｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ＬＥＤｓ，??ｗｈｉｃｈ?ｄｅｃｌｉｎｅｄ?ｒａｐｉｄｌｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｙｅｌｌｏｗ－ｇｒｅｅｎ?ｂａｎｄｓ［２０】．??，?意义的上白光显示。人眼对绿光敏感度高，提高绿光波段ＬＥＤ发光效率对ＬＥＤ??发展尤为重要。目前的替代品都是利用蓝光ＬＥＤ激发荧光粉获得，在发光效率、??亮度和色彩度上都难以满足需要。??１．４本论文的研究内容与主要安排??目前
复合和非辐射复合。??２．１．１辑射复合??辐射复合有多种途径，主要包括带带跃迁、激子跃迁、杂质跃迁，如图２．１??所示。??ＥＣ＾?２?２－??Ｅｉ??Ｄ?令１?１?ｍ?．??＼?＾／Ｗ＼?ｄｄ＿Ｓ＿??Ｖ：：＇１?＇；Ｗ＼?＇．ｗ＇．．?＼?，ｒ??ＷＶ＼?ＤＡ—??Ａ￣??Ｆ?？?十十?十??图２．１半导体主要复合过程。??Ｆｉｇ．?２．１?Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｓ?ｉｎ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ．??（１）带带跃迁。导带电子与价带空穴直接复合发光过程为带带跃迁（五ｃ－五小分??为直接跃迁和间接跃迁⑴。??直接跃迁没有声子参与，能量为／／Ｖ＝￡ｇ；??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束曝光技术及其应用综述[J]. 王振宇,成立,祝俊,李岚. 半导体技术. 2006(06)
[2]低温等离子体增强化学气相沉积技术制备碳纳米管[J]. 李社强,江南,王太宏. 真空. 2004(04)
博士论文
[1]基于拉曼效应的光与原子相互作用的研究及应用[D]. 邱诚.华东师范大学 2016
[2]电子束蒸发ITO薄膜结构、性能及球形基底薄膜制备[D]. 邱阳.中国建筑材料科学研究总院 2015
[3]微纳系统电子束光刻关键技术及相关机理研究[D]. 于明岩.哈尔滨理工大学 2015
[4]利用纳米尺度金属/介质结构增强GaN基蓝光LED发光效率的研究[D]. 高晖.山东大学 2012
硕士论文
[1]微纳结构增强GaN基LED发光效率的研究[D]. 汪金.江南大学 2017
[2]电子束蒸发法沉积金属聚合物基复合薄膜成膜机理及其性能研究[D]. 孙晋国.南京理工大学 2017
[3]GaN纳米棒阵列的微纳加工及光学性能研究[D]. 王皓田.太原理工大学 2016
[4]电子束曝光技术及其在锂离子电池薄膜负极中应用的研究[D]. 刘佳.华南理工大学 2013
[5]电子束蒸发沉积掺杂TiO2薄膜的结构控制及其性质研究[D]. 陆中丹.南京理工大学 2012
[6]高深宽比微结构加工技术研究[D]. 陈少军.上海交通大学 2011
[7]ICP刻蚀SiC机制及表面损伤的研究[D]. 吕英.厦门大学 2008
[8]等离子体增强化学气相沉积方法制备碳纳米管及其表征[D]. 李宗鹏.吉林大学 2008
本文编号：2928201
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