GaN-pohjaisten diffuusioinjektoitujen hohtodiodirakenteiden luminesenssi ominaisuudet

摘要

Uusiin nanorakenteisiin perustuvien hohtodiodien (LED, light emitting diode) odotetaan parantavan LED:en suorituskykyä, mutta perinteiseen LED-malliin perustuvat uudet rakenteet kohtaavat kuitenkin haasteita sekä valmistuksessa että varaustenkuljettajien syötön hyötysuhteessa. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on uudenlainen virransyöttörakenne valmistettu perustuen varauksenkuljettajien diffuusioon. Diffuusioinjektoiduissa LED-rakenteissa (DILED, diffusion injected light emitting diode) aktiivinen alue sijaitsee pn-liitoksen ulkopuolella ja varauksenkuljettajat diffusoituvat aktiiviselle alueelle samalta puolelta.Tässä diplomityössä keskitytään kolmen erilaisen GaN-pohjaisen DILED-rakenteen luminesenssi ominaisuuksiin. Rakenteet sisältävät kaksi erilaista haudattua monikvanttikaivorakennetta ja yhden pintakvanttikaivorakenteen. Tavoitteena on karakterisoida ja selvittää kyseisten uusien laitteiden tehokkuus ja soveltuvuus uutena LED-mallina. Rakenteet mitattiin elektroluminesenssi (EL), mukaan lukien lämpötilakontrolloitu tilanne, fotoluminesenssi (PL) sekä mikrofotoluminesenssi (µ-PL) menetelmillä.Toisin kuin perinteiset LED:t, DILED-rakenteiden emissio kasvaa lämpötilan kasvaessa. Hyvyysluvut, kuten ulkoinen kvanttihyötysuhde, optinen lähtöteho ja tehohyötysuhde, olivat suhteellisen alhaiset jokaisessa haudatussa monikvanttikaivorakenteessa. Jokaisen hyvyysluvun arvo kuitenkin kasvoi syötetyn virran suhteen, mikä on perinteisille GaN-pohjaisille LED-rakenteille päinvastainen. Pintakvanttikaivollisten DILED:en emissio oli liian heikko mitattavaksi optisella kuidulla, joten vain PL ja µ-PL mittaukset suoritettiin. Kaikki DILED-rakenteet tarjoavat vaihtoehtoisen tavan virran syötölle, uuden mahdollisuuden laitesuunnittelulle sekä auttavat ratkaisemaan GaN-pohjaisten LED:en kehityksessä ilmeneviä haasteita.