量子阱结构对含V形坑InGaN/GaN蓝光LED效率衰减的影响
发布时间：2021-11-03 14:10
使用MOCVD在图形化Si衬底上生长了含V形坑的InGaN/GaN蓝光LED。通过改变生长温度,生长了禁带宽度稍大的载流子限制阱和禁带宽度稍小的发光阱,研究了两类量子阱组合对含V形坑InG aN/GaN基蓝光LED效率衰减的影响。使用高分辨率X射线衍射仪和LED电致发光测试系统对LED外延结构和LED光电性能进行了表征。结果表明:限制阱靠近n层、发光阱靠近p层的新型量子阱结构,在室温75 A/cm2时的外量子效率相对于其最高点仅衰减12.7%,明显优于其他量子阱结构的16.3%、16.0%、28.4%效率衰减,且只有这种结构在低温时（T≤150 K）未出现内量子效率随电流增大而剧烈衰减的现象。结果表明,合理的量子阱结构设计能够显著提高电子空穴在含V形坑量子阱中的有效交叠,促进载流子在阱间交互,提高载流子匹配度,抑制电子泄漏,从而减缓效率衰减、提升器件光电性能。
【文章来源】：发光学报. 2017,38(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
硅衬底InGaN/GaN基蓝光LED蓝色发光二极管
艽?峁?示意图。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度为842．5℃的禁带宽度Eg较大的载流子限制阱，设计波长为445nm。红色部分代表p-AlGaN电子阻挡层。器件结构为垂直结构，芯片有效发光面积为1mm×1mm，其详细制造过程见文献报道［21］。3结果与讨论使用Panalytical公司生产的X＇PertPＲO高分辨率X射线双晶衍射仪(Cu靶，40kV×40mA)表征样品A、B、C、D外延片的结构及晶体质量，结果如图2所示。图2中较强的主峰来自GaN层，其他较弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的卫星峰。4个样品的衍射曲线均能清楚地看到MQW第4级卫星峰，表明4个样品的晶体质量都很好，量子阱阱层和垒层界面陡峭。通过进一步软件拟合发现，4个样品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0兹/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)图2样品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲线。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本实验中将阱的温度升高或降低6℃并没有对MQW厚度产生明显影响。本文选取在350mA下点测得到的主波长在453～454nm范围内的芯片进行封装，封装成灯珠后采用Keithley2635恒流源作为激发源给样品加占空比为10%的脉冲直流电信号，并同时记录样品的电流-电压(I-V)特性，测试电压范围为0～3．5V。样品发出的稳态EL信号经InstrumentSystems公司生产的型号为ISP250-211的积分球和型号为CAS140CT的光谱仪进行探测，得到室温不同
艽?峁?示意图。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度为842．5℃的禁带宽度Eg较大的载流子限制阱，设计波长为445nm。红色部分代表p-AlGaN电子阻挡层。器件结构为垂直结构，芯片有效发光面积为1mm×1mm，其详细制造过程见文献报道［21］。3结果与讨论使用Panalytical公司生产的X＇PertPＲO高分辨率X射线双晶衍射仪(Cu靶，40kV×40mA)表征样品A、B、C、D外延片的结构及晶体质量，结果如图2所示。图2中较强的主峰来自GaN层，其他较弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的卫星峰。4个样品的衍射曲线均能清楚地看到MQW第4级卫星峰，表明4个样品的晶体质量都很好，量子阱阱层和垒层界面陡峭。通过进一步软件拟合发现，4个样品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0兹/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)图2样品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲线。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本实验中将阱的温度升高或降低6℃并没有对MQW厚度产生明显影响。本文选取在350mA下点测得到的主波长在453～454nm范围内的芯片进行封装，封装成灯珠后采用Keithley2635恒流源作为激发源给样品加占空比为10%的脉冲直流电信号，并同时记录样品的电流-电压(I-V)特性，测试电压范围为0～3．5V。样品发出的稳态EL信号经InstrumentSystems公司生产的型号为ISP250-211的积分球和型号为CAS140CT的光谱仪进行探测，得到室温不同
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaN-on-Si blue/white LEDs: epitaxy, chip, and package[J]. 孙钱,严威,冯美鑫,李增成,封波,赵汉民,杨辉. Journal of Semiconductors. 2016(04)
[2]Influence of growth rate on the carbon contamination and luminescence of GaN grown on silicon[J]. 毛清华,刘军林,吴小明,张建立,熊传兵,莫春兰,张萌,江风益. Journal of Semiconductors. 2015(09)
[3]硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管[J]. 江风益,刘军林,王立,熊传兵,方文卿,莫春兰,汤英文,王光绪,徐龙权,丁杰,王小兰,全知觉,张建立,张萌,潘拴,郑畅达. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(06)
[4]具有三角形InGaN/GaN多量子阱的高内量子效率的蓝光LED（英文）[J]. 赵芳,张运炎,宋晶晶,丁彬彬,范广涵. 发光学报. 2013(01)
本文编号：3473830
【文章来源】：发光学报. 2017,38(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
硅衬底InGaN/GaN基蓝光LED蓝色发光二极管
艽?峁?示意图。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度为842．5℃的禁带宽度Eg较大的载流子限制阱，设计波长为445nm。红色部分代表p-AlGaN电子阻挡层。器件结构为垂直结构，芯片有效发光面积为1mm×1mm，其详细制造过程见文献报道［21］。3结果与讨论使用Panalytical公司生产的X＇PertPＲO高分辨率X射线双晶衍射仪(Cu靶，40kV×40mA)表征样品A、B、C、D外延片的结构及晶体质量，结果如图2所示。图2中较强的主峰来自GaN层，其他较弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的卫星峰。4个样品的衍射曲线均能清楚地看到MQW第4级卫星峰，表明4个样品的晶体质量都很好，量子阱阱层和垒层界面陡峭。通过进一步软件拟合发现，4个样品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0兹/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)图2样品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲线。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本实验中将阱的温度升高或降低6℃并没有对MQW厚度产生明显影响。本文选取在350mA下点测得到的主波长在453～454nm范围内的芯片进行封装，封装成灯珠后采用Keithley2635恒流源作为激发源给样品加占空比为10%的脉冲直流电信号，并同时记录样品的电流-电压(I-V)特性，测试电压范围为0～3．5V。样品发出的稳态EL信号经InstrumentSystems公司生产的型号为ISP250-211的积分球和型号为CAS140CT的光谱仪进行探测，得到室温不同
艽?峁?示意图。Fig．1SchematicdiagramofInGaN/GaN-basedblueLEDonsiliconsubstrate．(a)Epitaxylayers．(b)Ener-gybandstructureofsampleA，B，CandD，respec-tively．度为842．5℃的禁带宽度Eg较大的载流子限制阱，设计波长为445nm。红色部分代表p-AlGaN电子阻挡层。器件结构为垂直结构，芯片有效发光面积为1mm×1mm，其详细制造过程见文献报道［21］。3结果与讨论使用Panalytical公司生产的X＇PertPＲO高分辨率X射线双晶衍射仪(Cu靶，40kV×40mA)表征样品A、B、C、D外延片的结构及晶体质量，结果如图2所示。图2中较强的主峰来自GaN层，其他较弱的0、±1、±2、－3、－4峰是MQW的卫星峰。4个样品的衍射曲线均能清楚地看到MQW第4级卫星峰，表明4个样品的晶体质量都很好，量子阱阱层和垒层界面陡峭。通过进一步软件拟合发现，4个样品的量子阱厚度基本一致，101016.519.0兹/（°）Intensity/a.u.16.017.017.518.018.5109108107106105104103102101-4-3-2-10AGaN(002)BCD+1+2AIN(002)图2样品A、B、C、D外延片的XＲDω-2θ衍射峰曲线。Fig．2XＲDω-2θpeakcurvesofsampleA，B，CandD，respectively．本实验中将阱的温度升高或降低6℃并没有对MQW厚度产生明显影响。本文选取在350mA下点测得到的主波长在453～454nm范围内的芯片进行封装，封装成灯珠后采用Keithley2635恒流源作为激发源给样品加占空比为10%的脉冲直流电信号，并同时记录样品的电流-电压(I-V)特性，测试电压范围为0～3．5V。样品发出的稳态EL信号经InstrumentSystems公司生产的型号为ISP250-211的积分球和型号为CAS140CT的光谱仪进行探测，得到室温不同
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaN-on-Si blue/white LEDs: epitaxy, chip, and package[J]. 孙钱,严威,冯美鑫,李增成,封波,赵汉民,杨辉. Journal of Semiconductors. 2016(04)
[2]Influence of growth rate on the carbon contamination and luminescence of GaN grown on silicon[J]. 毛清华,刘军林,吴小明,张建立,熊传兵,莫春兰,张萌,江风益. Journal of Semiconductors. 2015(09)
[3]硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管[J]. 江风益,刘军林,王立,熊传兵,方文卿,莫春兰,汤英文,王光绪,徐龙权,丁杰,王小兰,全知觉,张建立,张萌,潘拴,郑畅达. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(06)
[4]具有三角形InGaN/GaN多量子阱的高内量子效率的蓝光LED（英文）[J]. 赵芳,张运炎,宋晶晶,丁彬彬,范广涵. 发光学报. 2013(01)
本文编号：3473830
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