利用选择性外延法生长单芯片双波长白光InGaN/GaN多量子阱结构

发布时间：2021-04-04 03:53

　　为了制备单芯片无荧光粉白光InGaN/GaN多量子阱发光结构,利用选择性外延生长法在SiO2条纹掩膜板上生长出具有梯形形貌的GaN微面结构,并在该GaN微面结构上生长InGaN/GaN多量子阱结构,最终在单芯片上获得了双波长发光.结果表明:梯形GaN微面由（0001）和（11-22）面组成,两者的表面能和极性不同,并且在InGaN/GaN多量子阱生长过程中,In原子和Ga原子迁移速率不同,从而使得（0001）和（11-22）面上的多量子阱具有不同的发光波长;该性质可以使（11-22）面的微面量子阱发出蓝光（峰值波长为420nm）,而（0001）面的量子阱发出黄光（峰值波长为525nm）,最终形成双波长的复合白光外延结构. 

【文章来源】：光子学报. 2017,46(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１沿［１－１００］方向生长的ＩｎＧａＮ／ＧａＮ条纹多量子阱ＳＥＭ剖面图

长窗口区的迁移过程就不能忽略，而且占据主导作用［２２－２４］．本文实验中设计的图形生长窗口尺寸小于５μｍ，在选择性横向外延生长过程中源材料从掩膜区向生长窗口区的原子迁移起着决定性作用．由于在气相生长过程中，ＩＩＩ族原子迁移长度顺序依次是Ｉｎ＞Ｇａ＞Ａｌ，因此在选择性外延生长中Ｉｎ组分的原子迁移长度要高于Ｇａ原子，从而形成梯形顶面量子阱中的Ｉｎ组分高于侧壁量子阱中Ｉｎ组分，最终观察到梯形顶面量子阱的发光峰波长远大于侧面量子阱的发光峰．图３（０００１）顶面和（１１－２２）侧面上量子阱发光的ＣＬ谱Ｆｉｇ．３ＣＬｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＭＱＷｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｔｈｅｌｏｃａｌｓｐｏｔｓｏｆｔｈｅｔｏｐｆｌａｔ（０００１）ｐｌａｎｅａｎｄｉｎｃｌｉｎｅｄ（１１－２２）ｓｉｄｅｐｌａｎｅ图４条纹量子阱在波长为４２０ｎｍ和５２５ｎｍ激发下的单色ＣＬ图Ｆｉｇ．４ＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃＣＬｉｍａｇｅｓｏｆＭＱＷｓｔｒｉｐｅｆｏｒλ＝４２０ｎｍａｎｄλ＝５２５ｎｍ３结论本文利用选择性外延技术生长由（０００１）面和（１１－２２）半极性面组成的剖面呈梯形结构的ＧａＮ微面模板，并利用此微面模板生长出具有双波长发光特性的ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多量子阱．通过ＰＬ和局域ＣＬ测试验证了双波长发光来源于（１１－２２）半极性面和（０００１）ｃ面量子阱的发光．ｃ面量子阱发光峰相比于侧壁（１１－２２）面的量子阱发光峰发生显著红移，原因是由于在选择性横向外延生长过程中，Ｉｎ原子相比Ｇａ原子较易从掩模区域向窗口中心区域迁

Ａｌ，因此在选择性外延生长中Ｉｎ组分的原子迁移长度要高于Ｇａ原子，从而形成梯形顶面量子阱中的Ｉｎ组分高于侧壁量子阱中Ｉｎ组分，最终观察到梯形顶面量子阱的发光峰波长远大于侧面量子阱的发光峰．图３（０００１）顶面和（１１－２２）侧面上量子阱发光的ＣＬ谱Ｆｉｇ．３ＣＬｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＭＱＷｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｔｈｅｌｏｃａｌｓｐｏｔｓｏｆｔｈｅｔｏｐｆｌａｔ（０００１）ｐｌａｎｅａｎｄｉｎｃｌｉｎｅｄ（１１－２２）ｓｉｄｅｐｌａｎｅ图４条纹量子阱在波长为４２０ｎｍ和５２５ｎｍ激发下的单色ＣＬ图Ｆｉｇ．４ＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃＣＬｉｍａｇｅｓｏｆＭＱＷｓｔｒｉｐｅｆｏｒλ＝４２０ｎｍａｎｄλ＝５２５ｎｍ３结论本文利用选择性外延技术生长由（０００１）面和（１１－２２）半极性面组成的剖面呈梯形结构的ＧａＮ微面模板，并利用此微面模板生长出具有双波长发光特性的ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多量子阱．通过ＰＬ和局域ＣＬ测试验证了双波长发光来源于（１１－２２）半极性面和（０００１）ｃ面量子阱的发光．ｃ面量子阱发光峰相比于侧壁（１１－２２）面的量子阱发光峰发生显著红移，原因是由于在选择性横向外延生长过程中，Ｉｎ原子相比Ｇａ原子较易从掩模区域向窗口中心区域迁移．这种双波长发光结构对于单芯片白光ＬＥＤ的制备具有一定的价值．参考文献［１］ＯＵＬＩＡＮＯＶＤＡ，ＣＲＯＷＥＬＬＲＡ，ＧＯＳＺＴＯＬＡＤＪ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａｆａｓｔｐｕｌｓｅｒａｄｉｏｌｙｓｉｓｕｓｉｎｇａｔｅｒａｗａｔｔｌａｓｅｒｗａｋｅｆｉｅ

【参考文献】：
期刊论文
[1]GaN基蓝光VCSEL的制备及光学特性[J]. 蔡丽娥,张保平,张江勇,沈汉鑫,朱文章.  发光学报. 2016(04)



本文编号：3117675