铝镓氮电子阻挡层对绿光LED性能影响的研究

摘要

近年来，由于蓝光和绿光氮化镓基发光二极管(GaN基LED)具有发光效率高、节能、寿命长、尺寸小和污染小，极大地激起了人们将之应用于背光源、汽车前灯、通用照明领域的研究兴趣。虽然蓝宝石衬底上氮化镓基发光二极管产业取得了显著发展，但在通用照明领域中，GaN基LED仍然需要更高的发光效率和光输出功率。如何提高GaN基LED发光二极管的发光效率和光输出功率受到了人们的广泛关注。
　　本文采用Veeco K465i型MOCVD设备在2英寸(0001)方向蓝宝石平面衬底上生长氮化镓基绿光外延片，并通过芯片标准工艺制成178×229μm2的LED芯片，以研究n-AlGaN电子阻挡层和p-AlGaN电子阻挡层对GaN基LED发光效率和发光强度的影响，具体的内容如下：1、研究了在n-GaN与发光复合区之间的n-AlGaN电子阻挡层对LED光电性能的影响。其中在20mA驱动电流下，n-AlGaN在n型区作为电子阻挡层，相对于90nm的n-AlGaN的LED芯片Iv值305.2mcd，100nm和110nm的n-AlGaN的LED芯片Iv值分别提高了5.4%和11.3%；2、研究了在p-GaN与发光复合区之间的p-AlGaN电子阻挡层对LED光电性能的影响。其中在20mA驱动电流下，p-AlGaN在p型区作为电子阻挡层，相对于50nm的p-AlGaN的LED芯片Iv值326.46mcd，55nm和60nm厚p-AlGaN层的绿光LED芯片Iv值分别下降了3.93%和6.88%。
　　上述结果表明，采用经过优化的n-AlGaN电子阻挡层和p-AlGaN电子阻挡层，有助于提高绿光GaN基LED发光效率和光输出功率，并在高效率和大功率GaN基LED领域具有重要的潜在应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 GaN基LED基本结构与进展

1.2.1 电子发射层

1.2.2 发光复合区多重量子阱

1.2.3 电子阻挡层

1.3 GaN基LED的基本原理

1.3.1 GaN材料介绍

1.3.2 GaN基LED工作原理

1.3.3 GaN基LED的电学特性

1.3.4 GaN基LED的光学特性

1.4 GaN基LED的分析测试技术

1.4.1 光致发光光谱(PL)

1.4.2 电化学C-V法(ECV)

1.4.3 透射电子显微镜(TEM)

1.4.4 二次离子质谱(SIMS)

1.5 本论文的研究内容与行文安排

第2章 GaN基外延片MOCVD制程与实验

2.1 引言

2.2 Veeco K465i型MOCVD外延生长GaN反应原理

2.3 Veeco K465i型MOCVD设备结构与原理

2.4 GaN基LED的MOCVD外延生长制程

2.5 GaN基绿光外延片MOCVD制程与实验设计

2.5.1 采用n-A1GaN层的LED结构设计与外延片表征

2.5.2 采用p-A1GaN层的LED结构设计与外延片表征

2.6 本章小结

第3章 GaN基绿光LED芯片的表征与分析

3.1 引言

3.2 n-A1GaN层对绿光LED光电性能的影响与分析

3.2.1 不同n-AlGaN层厚度下LED的光电性能

3.2.2 不同n-AlGaN厚度对LED光电性能的影响

3.3 p-AlGaN层对绿光LED光电性能的影响与分析

3.3.1 不同p-A1GaN层厚度下LED的光电性能

3.3.2 不同p-AlGaN 厚度对LED光电性能的影响

3.4 n-AlGaN与p-AlGaN对LED光电性能影响的比较与分析

3.5 本章小结

结 论

参考文献

致 谢

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