Ⅲ-Ⅴ氮化物基紫外发光二极管光子提取效率调控的研究
发布时间：2021-04-12 14:57
Ⅲ族氮化物基紫外LED由于具有开关速度快、寿命长和光谱窄等优点,使其在UV固化、光刻、防伪检测、水净化和医疗诊断等领域具有广阔的应用前景。但目前紫外LED的研究尚存在一些技术瓶颈,造成器件的发光效率很低,影响了其大规模的商业化实现。LED的发光效率包括载流子注入效率、内量子效率和外量子效率。对于紫外LED而言,载流子注入效率低的原因主要是现有的外延技术难以得到高载流子浓度和高导电率的AlGaN半导体材料;外量子效率低的原因主要是器件中产生的光子因为表面全反射及光子重吸收而不能被有效地提取。所以本论文基于如何提高载流子注入效率和光提取效率展开讨论。首先本研究基于如何提高内量子效率提出了一种导电聚合物PEDOT:PSS替代p-AlGaN材料的思路,并设计和制备了PEDOT-氮化物异质结结构,通过对器件的光电性能进行分析,得出PEDOT:PSS可替代目前难以制备的AlGaN材料用于紫外LED的制备的结论。其次本研究基于如何提高光提取效率提出了在LED的出光面制备周期性纳米阵列结构,以实现光提取效率的提高,并基于光刻和ICP刻蚀工艺在LED芯片表面制备纳米柱和纳米孔结构,通过对器件的光电性能进...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
UVLED的应用但是相对于目前已经非常成熟的蓝光LED来说，紫外LED无论从材料质量，还是从结构设计和电极接触等领域仍然不成熟，这使得紫外LED的整体性能，尤其是发光
图 1.2 氮化物紫外 LED 外量子效率的最新报道[1]2 UV LED 的关键科学问题探索以氮化铝镓（AlGaN ) 材料为基础的紫外 LED 的应用是目前半导体材料与发展的主要趋势之一，该半导体材料在常温下具有很宽的直接带隙，其带隙范围4～6.2eV，其光响应可以覆盖 200～365 nm 的波长范围，具有高热导率、低介电、波长易调控以及稳定的性能等独特优点。早在 20 世纪初，科研人员已经逐步了 AlN、GaN 以及 AlGaN 三元化合物薄膜材料。1960 年左右伴随着外延生长技术现，在生长衬底上加入低温 AlN 缓冲层和采用低能电子束辐照等技术突破后，氮半导体材料的质量得到进一步的提升，带来了短波长光电子器件的快速发展。1，Han 等人第一次制备出中心波长为 353 nm 的发光二极管，采用的是 AlGaN/GaN量子阱结构。随后，由于制备 AlGaN 材料的设备不断完善和制备工艺的改进，出多种波长的紫外发光二极管的报告[2]。2001 年，Khan 等人利用脉冲激光原子层工艺，实现了 AlGaN 晶体质量的优化，制备出中心发光波长为 305 nm 的发光二[3]。2002 年，Adivarahan 等人采用 AlGaN 单量子阱结构，实现了量子阱的优备出中心发光波长为 285 nm 的深紫外 LED[4]。2006 年，NTT 实验室采用 AlN 缓
外延设备和技术的不断提高以及紫外 LED 市场的需求，使得紫外 L，目前已经提出一些实质性的解决方案，如纳米图案化衬底技术[6术[7]和透明 p 型层技术[8]等，但是相对于目前已经非常成熟的蓝光效率的 UV LED 仍然面临着巨大的阻碍：低的内量子效率、低电流取效率。图 1.3 为 LED 的制作流程及发光效率的影响因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于用UPS测量功函数[J]. 张滨,孙玉珍,王文皓. 物理测试. 2007(04)
本文编号：3133496
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
UVLED的应用但是相对于目前已经非常成熟的蓝光LED来说，紫外LED无论从材料质量，还是从结构设计和电极接触等领域仍然不成熟，这使得紫外LED的整体性能，尤其是发光
图 1.2 氮化物紫外 LED 外量子效率的最新报道[1]2 UV LED 的关键科学问题探索以氮化铝镓（AlGaN ) 材料为基础的紫外 LED 的应用是目前半导体材料与发展的主要趋势之一，该半导体材料在常温下具有很宽的直接带隙，其带隙范围4～6.2eV，其光响应可以覆盖 200～365 nm 的波长范围，具有高热导率、低介电、波长易调控以及稳定的性能等独特优点。早在 20 世纪初，科研人员已经逐步了 AlN、GaN 以及 AlGaN 三元化合物薄膜材料。1960 年左右伴随着外延生长技术现，在生长衬底上加入低温 AlN 缓冲层和采用低能电子束辐照等技术突破后，氮半导体材料的质量得到进一步的提升，带来了短波长光电子器件的快速发展。1，Han 等人第一次制备出中心波长为 353 nm 的发光二极管，采用的是 AlGaN/GaN量子阱结构。随后，由于制备 AlGaN 材料的设备不断完善和制备工艺的改进，出多种波长的紫外发光二极管的报告[2]。2001 年，Khan 等人利用脉冲激光原子层工艺，实现了 AlGaN 晶体质量的优化，制备出中心发光波长为 305 nm 的发光二[3]。2002 年，Adivarahan 等人采用 AlGaN 单量子阱结构，实现了量子阱的优备出中心发光波长为 285 nm 的深紫外 LED[4]。2006 年，NTT 实验室采用 AlN 缓
外延设备和技术的不断提高以及紫外 LED 市场的需求，使得紫外 L，目前已经提出一些实质性的解决方案，如纳米图案化衬底技术[6术[7]和透明 p 型层技术[8]等，但是相对于目前已经非常成熟的蓝光效率的 UV LED 仍然面临着巨大的阻碍：低的内量子效率、低电流取效率。图 1.3 为 LED 的制作流程及发光效率的影响因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于用UPS测量功函数[J]. 张滨,孙玉珍,王文皓. 物理测试. 2007(04)
本文编号：3133496
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