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大电流下氮化镓LED载流子输运机理及对发光效率的影响
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TN301, TN312.8
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该课题来源于国家自然科学基金项目,项目名称:Si衬底半极性/非极性GaN基材料生长及LED研制(项目编号:51172079)。项目对GaN基LED外延片结构设计与生长,对大电流下GaN基LED载流子输运机制及对发光效率的影响进行研究。发光二极管原理是:LED是半导体PN结在外加正向电压下,N型层的电子和P型层的空穴注入到发光层,空穴和电子在复合过程中能量以光的形式释放的发光器件。近年来,尽管LED制备技术和机理研究有了很大进展,但压电极化和自发极化影响载流子的复合,优化量子阱结构、电子阻挡层、P型传输层的结构设计,改善LED在大电流工作下的效率下降问题是近年国际GaN基LED研究的重点。该课题组近年来在大电流下GaN基LED载流子输运机制及其对发光效率的影响进行了系统的理论和实验研究,陆续发表相关论文20余篇,授权发明专利2项,10篇代表作论文他引次数122次。主要创新成果有:研究发现相对于传统的固定Al组分电子阻挡层,采用Al组分渐变的电子阻挡层能有效降低量子阱由于晶格失配带来的压电应力,增加量子阱区电子和空穴的交叠。该结构可降低空穴势垒、增大电子势垒,增加空穴在量子阱内的注入,提高发光效率。该工作在Appl. Phys. Lett.上发表,引用次数达到51次。开创性研究了P型InGaN插入层对载流子输运及能带结构的影响。通过在量子阱发光层之后,插入10nm的P型低In组分InGaN层,在能带结构中引入势阱层,大大改善了P型层空穴的输运,提高注入效率,同时也对电子传输到P型层有明显的阻挡作用。改善了LED在大电流下的效率下降问题,明显提升了LED的发光效率。该工作在Appl. Phys. Lett.上发表,引用次数达到21次。研究发现在量子阱发光层之后,在低温插入一未掺杂GaN层,有效降低量子阱由于杂质和缺陷引起的肖克莱复合。低温插入未掺杂GaN层还可以改善量子阱晶体质量,减少由于杂质和缺陷引起的漏电流,改善电流增大时LED发光峰展宽和波长漂移的问题。该工作在Optics Express上发表。研究发现,通过制备两个分立的量子阱,研制出双波长的蓝光LED,通过双波长的蓝光LED激发荧光粉,可明显改善白光LED的显色指数,白光LED的显色指数能达到85以上。该工作在Optics Lett上发表。该课题组对GaN基LED在大电流下GaN基LED载流子输运机制及其对发光效率的影响进行了系统的理论和实验研究,为GaN基LED以及相关器件的研制和相关物理机制研究提供了坚实的实验和理论指导,并可用于LED外延和芯片企业优化LED制备技术,提升产品水平。
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