GaN纳米柱阵列在白光LED应用方面的研究

发布时间：2023-02-10 19:38

　　近年来,GaN纳米柱作为光电子集成重要的潜在组成部件,吸引了人们的广泛关注。相对于硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等其它半导体材料,GaN纳米柱可采用自催化方法制备,去除了催化物对纳米材料造成的污染,而且氮化物与砷烷、磷烷等制备半导体器件常用的掺杂源相比,更加绿色环保。本论文选择具有绿色环保及未来发展潜力的InGaN/GaN异质结纳米柱阵列结构的发光二极管(LED)为突破点,以设计发光效率高、工作性能稳定的白光LED为目标,致力于推动LED光电照明技术为基础的国家新能源领域的发展进程。本文首先,通过在LED器件引入GaN纳米柱结构,增加了出射光子的逃逸角度,降低了因全反射带来的光能损耗;同时,纳米柱结构具备的光路导向作用,可以进一步提升发光材料的光提取效率。其次,通过在GaN纳米柱侧壁的非极化m平面生长InGaN量子阱结构,可以完全消除量子限制斯塔克效应(QCSE)的影响,使得器件的内量子效率得到很大提高。再次,通过对纳米柱的高度、底面半径尺寸和纳米柱倾斜顶部的表面积进行优化设计,改变了InGaN量子阱中铟(In)元素的含量,使得纳米柱不同高度处的量子阱可分别发出黄光和...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 氮化物LED的研究背景和意义
    1.2 GaN纳米柱国内外研究现状
        1.2.1 基于单根纳米线光学特性的研究
        1.2.2 随机分布纳米柱结构光学特性的研究
        1.2.3 选区外延条件下纳米柱结构光学特性的研究
    1.3 论文的结构与内容简介
2 GaN基纳米柱结构的生长制备及模型理论
    2.1 GaN纳米柱结构的制备
    2.2 GaN纳米柱结构有源层的介绍
    2.3 多节GaN纳米柱结构的光谱特点
    2.4 GaN纳米柱结构的理论模型
    2.5 本章总结
3 模型理论及参数设定
    3.1 仿真环境介绍
    3.2 器件模拟理论基础
    3.3 有限元法
    3.4 半导体迁移率和电导率的关系
    3.5 载流子复合模型
    3.6 本章总结
4 纳米柱白光LED器件结构设计及光谱分析
    4.1 两节纳米柱结构的设计
        4.1.1 纳米柱结构白光LED的模型设计
        4.1.2 量子阱In组分的选取
        4.1.3 光谱In组分的优化
    4.2 光谱特性分析
    4.3 本章总节
5 纳米柱白光LED器件光学特性的分析
    5.1 一节纳米柱结构辐射率的分析
    5.2 单层量子阱特性与双层量子阱光学特性的比较
    5.3 本章总结
6 本文总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：3739792