氮化镓基近紫外LED的制备与研究
发布时间：2023-03-13 07:39
GaN基材料主要包括氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)及其合金材料,其禁带宽度可以在AlN的6.2eV到InN的0.7eV之间连续可调,其发光范围可由200nm的紫外波段覆盖到1770nm的红外波段。目前,GaN基材料在可见光领域已经非常成熟,已广泛应用于显示屏背光源、户外显示、照明等领域。近年来,紫外光的应用不断的拓展,可以应用于水净化、紫外固化、杀菌、消毒、空气净化、防伪检测、紫外光治疗、医疗工具的消毒、光刻和医疗诊断等领域。目前市场中采用的紫外光源多为汞灯,汞灯的发光效率虽然高,但是它的发光光谱非常的宽,而我们实际应用中只用到特定波段的光,大量的光能会被浪费掉。相比于汞灯,氮化镓基LED发光波段更加窄,不会有光能浪费的情况发生。另外,氮化镓基紫外LED还具有无毒无害,寿命长等优势。虽然氮化镓基紫外LED具有诸多优势,但是目前其器件的发光效率仍然比较低,而且大功率发光器件制备困难,导致目前市场上主要的紫外光源仍然是汞灯。提高紫外LED的性能,必须解决紫外LED以下制备的难点:(1)低位错密度的AlGaN材料制备困难。由于Al原子具有较高的键能,生长AlGaN时Al...
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 紫外LED的研究进展与存在的问题
1.2.1 Ⅲ族氮化物材料的基本性质
1.2.2 紫外LED国内外研究进展
1.2.3 紫外LED制备难点
1.3 本文主要研究内容
第二章 GaN薄膜生长技术和表征手段
2.1 GaN薄膜外延技术
2.1.1 氢化物气相外延(HVPE)
2.1.2 分子束外延法(MBE)
2.1.3 金属有机化学气相沉积法(MOCVD)
2.2 本文采用的MOCVD生长系统简介
2.2.1 原材料输运系统
2.2.2 反应室系统
2.2.3 尾气处理系统
2.2.4 控制系统
2.2.5 原位监测系统
2.3 Ⅲ族氮化物材料及其器件表征手段
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 原子力显微镜(AFM)
2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.4 电致发光(EL)
2.3.5 光致发光(PL)
2.4 小结
第三章 近紫外DBR的制备与研究
3.1 前言
3.2 近紫外DBR的设计与仿真
3.2.1 AlGaN材料折射率计算
3.2.2 传输矩阵计算DBR的反射谱
3.3 近紫外DBR优化
3.3.1 峰值反射率的优化
3.3.2 阻带宽度的优化
3.3.3 反射角度的优化
3.4 蓝宝石上DBR的制备与优化
3.4.1 DBR布拉格波长与峰值反射率的关系
3.4.2 高反射率DBR的制备
3.4.3 复式DBR的制备
3.4.4 低温AlN缓冲层缓解DBR应力
3.5 SiC衬底上导电DBR的制备
3.5.1 导电DBR的制备
3.5.2 插入层缓解应力
3.5.3 AlN缓冲层缓解应力
3.6 小结
第四章 蓝宝石衬底上近紫外LED的制备及发光特性的研究
4.1 前言
4.2 蓝宝石衬底上近紫外LED的制备
4.3 DBR提高紫外LED发光效率
4.3.1 DBR提高发光效率的原理
4.3.2 DBR提高器件发光强度
4.4 RCLED提高器件发光效率
4.4.1 RCLED的仿真
4.4.2 高反射电极的制备
4.4.3 RCLED的制备
4.5 小结
第五章 碳化硅衬底上近紫外LED的制备及发光特性研究
5.1 前言
5.2 碳化硅衬底上制备垂直结构近紫外LED
5.2.1 垂直结构近紫外LED的制备
5.2.2 垂直结构近紫外LED的角度特性研究
5.3 碳化硅衬底上制备带有DBR的垂直结构近紫外LED
5.3.1 带有DBR垂直结构紫外LED的制备
5.3.2 带有DBRLED的角度特性
5.4 碳化硅衬底制备带有pn倒置结构的紫外LED
5.4.1 pn倒置结构优势
5.4.2 碳化硅衬底上隧道结结构的研究
5.4.3 碳化硅衬底上带有隧道结结构LED的研究
5.5 小结
结论
本论文创新点
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3762064
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 紫外LED的研究进展与存在的问题
1.2.1 Ⅲ族氮化物材料的基本性质
1.2.2 紫外LED国内外研究进展
1.2.3 紫外LED制备难点
1.3 本文主要研究内容
第二章 GaN薄膜生长技术和表征手段
2.1 GaN薄膜外延技术
2.1.1 氢化物气相外延(HVPE)
2.1.2 分子束外延法(MBE)
2.1.3 金属有机化学气相沉积法(MOCVD)
2.2 本文采用的MOCVD生长系统简介
2.2.1 原材料输运系统
2.2.2 反应室系统
2.2.3 尾气处理系统
2.2.4 控制系统
2.2.5 原位监测系统
2.3 Ⅲ族氮化物材料及其器件表征手段
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 原子力显微镜(AFM)
2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.4 电致发光(EL)
2.3.5 光致发光(PL)
2.4 小结
第三章 近紫外DBR的制备与研究
3.1 前言
3.2 近紫外DBR的设计与仿真
3.2.1 AlGaN材料折射率计算
3.2.2 传输矩阵计算DBR的反射谱
3.3 近紫外DBR优化
3.3.1 峰值反射率的优化
3.3.2 阻带宽度的优化
3.3.3 反射角度的优化
3.4 蓝宝石上DBR的制备与优化
3.4.1 DBR布拉格波长与峰值反射率的关系
3.4.2 高反射率DBR的制备
3.4.3 复式DBR的制备
3.4.4 低温AlN缓冲层缓解DBR应力
3.5 SiC衬底上导电DBR的制备
3.5.1 导电DBR的制备
3.5.2 插入层缓解应力
3.5.3 AlN缓冲层缓解应力
3.6 小结
第四章 蓝宝石衬底上近紫外LED的制备及发光特性的研究
4.1 前言
4.2 蓝宝石衬底上近紫外LED的制备
4.3 DBR提高紫外LED发光效率
4.3.1 DBR提高发光效率的原理
4.3.2 DBR提高器件发光强度
4.4 RCLED提高器件发光效率
4.4.1 RCLED的仿真
4.4.2 高反射电极的制备
4.4.3 RCLED的制备
4.5 小结
第五章 碳化硅衬底上近紫外LED的制备及发光特性研究
5.1 前言
5.2 碳化硅衬底上制备垂直结构近紫外LED
5.2.1 垂直结构近紫外LED的制备
5.2.2 垂直结构近紫外LED的角度特性研究
5.3 碳化硅衬底上制备带有DBR的垂直结构近紫外LED
5.3.1 带有DBR垂直结构紫外LED的制备
5.3.2 带有DBRLED的角度特性
5.4 碳化硅衬底制备带有pn倒置结构的紫外LED
5.4.1 pn倒置结构优势
5.4.2 碳化硅衬底上隧道结结构的研究
5.4.3 碳化硅衬底上带有隧道结结构LED的研究
5.5 小结
结论
本论文创新点
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3762064
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