InGaN/AlGaInN量子阱发光特性的研究

发布时间：2021-06-22 12:10

　　Ⅲ族氮化物半导体材料以其宽带隙、高电子迁移率、高热稳定性和化学稳定性等优点,逐渐在半导体器电子、光电子器件研究领域受到关注。20世纪90年代,高亮度氮化镓（GaN）基蓝光发光二极管（LED）的问世,推动了以Ⅲ族氮化物为基础的LED的研究,使得半导体固态照明技术得到了迅速的发展。与传统的照明设备（白炽灯、荧光灯）相比,LED具有亮度高、寿命长、节能环保等优点。对于GaN基蓝光LED而言,其核心结构为其内部的InGaN/GaN量子阱结构,即有源区。InGaN/GaN量子阱结构可以有效限制载流子,提高LED的发光效率,并且通过调节In和Ga的组分,可以实现发光波长的调制。然而,这种周期性的异质结结构也会引入一系列问题影响LED的发光性能。因此,关于有源区的发光机制,以及如何提高有源区发光效率的研究一直是氮化物LED研究方向的研究热点。以往的报道表明,在InGaN/GaN量子阱中由于晶格失配和热失配产生的应力会引发极强的极化效应,这种效应会导致量子阱发光效率的降低。本文中设计了 InGaN/AlGaInN超晶格量子阱结构,即用InGaN/AlGaN超晶格代替常规InGaN/GaN量子阱中的Ga... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

图１．２纤锌矿结构ＧａＮ中的自发极化效应??

及介电常数等性质都与其合金组分相关。丨ｎＧａＮ和ＡｌＧａＮ常被用于制备光电子??器件，对于ＬＥＤ而言，通过改变Ｉｎ和Ｇａ或Ａ１和Ｇａ的组分比例可以实现对发??光波长的调节。ＵＩ族氮化物及其合金材料的晶格常数和带隙宽度如图１．３所示。??ｖ?ＡＩＮ?一?２００??６．０?一?ＩＩＩ?Ｖ?ｎｉｔｒｉｄｅｓ??：?＼＼?Ｔ?３００?Ｋ??；?＼?（ｆ．?？丨．６?“丨丨）??５?０—?＼?＼．?（Ｂｏｗｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｎｃｇｌｃｃｉｃｄ）??ｕＴ?４．０?－?＼?Ｎ．?－腳二??Ｉ）?：?Ｖ?＼?ＵＶ?１??５?３．０－?Ｖｉｏｌｅｔ?－４００?＇ｉｕ??ｔ?：?＼?￣＾ｒ＝?＾?１??ｃｒ?２．０?－?＼?６００?彡??Ｂ—?７００??■?…－８００??？?Ｕ?Ｃｌ?Ｋ?－１０００??１０?－气?＾１?＾＼，ｎＮ??３．０?３．１?３．２?３．３?３．４?３．５?３．６?３．７??Ｌａｔｔｉｃｅ?ｃｏｎｓｔａｎｔ?ｔ／〇?（Ａ）??图１．３?ＩＩＩ族氮化物及其合金材料的晶格常数、带隙宽度??理论上，合金材料的晶格常数和禁带宽度可以通过计算得到。以ＩｎｘＧａｉ＿ｘＮ??为例，根据Ｖｅｇａｒｄ定律［２７］，其禁带宽度

ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子阱的生长方法主要有分子束外延（ＭＢＥ）、金属物气相沉积（ＭＯＣＶＤ）和氢化物气相外延（ＨＶＰＥ）等。生长过程中ＧａＮ较高的生长温度，通常高达１０５０°Ｃ，而在ＩｎＧａＮ的生长中由于Ｉｎ原子活性较为了保证Ｉｎ的含量及分布状态，通常采用较低的生长温度，约为８００°Ｃ。目工业上主流的ＬＥＤ生长方式为ＭＯＣＶＤ，因为ＭＯＣＶＤ生长系统在生长过可以快速的改变生长温度，并且只有ＭＯＣＶＤ具有这种大规模的的生长制力。??ＬＥＤ通常外延在ｃ面蓝宝石衬底上，沿着远离衬底的方向主要包含ｎ型ＧＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子阱以及ｐ型ＧａＮ。由于ＧａＮ直接外延在蓝宝石上，而蓝宝ＧａＮ之间的晶格失配高达１６％，生长过程中会引入大量的位错和缺陷，这陷会沿着生长方向－？直延伸到量子阱区域甚至Ｐ型ＧａＮ表面。同时，ＩｎＧａＮＧａＮ材料之间也存在晶格失配和热膨胀系数失配，也可能使量子阱区域产

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3242809