高效率紅光LED設(shè)計(jì).pdf

1、四元系A(chǔ)lGaInP 是一種具有直接寬帶隙的半導(dǎo)體材料，已廣泛應(yīng)用于多種光電子器件的制備。由于材料發(fā)光波段可以覆蓋可見光的紅光到黃綠波段，由此制成的可見光高亮度發(fā)光二極管受到廣泛關(guān)注。四元系A(chǔ)lGaInP 高亮度發(fā)光二極管已大量用于戶外顯示、交通燈、汽車燈等許多方面。為了滿足不斷變化的需求，進(jìn)一步改進(jìn)外延材料的品質(zhì)，因此需對(duì)此材料體系進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)具有更高性能的材料結(jié)構(gòu)和外延工藝。不僅要提高內(nèi)量子效率和取光效率，更重要的提高器件工作

2、的可靠性。 本文針對(duì)四元體系A(chǔ)lGaInP高亮度發(fā)光二極管效率、MOCVD材料外延優(yōu)化生長(zhǎng)等方面，開展了一系列研究工作。 (1) 理論分析和效率測(cè)量：從理論上計(jì)算了AlGaInP材料的自發(fā)輻射，并分析了各種影響內(nèi)量子效率的非輻射復(fù)合因素。提出內(nèi)量子效率變溫測(cè)量方法，在30K-300K內(nèi)測(cè)量LED 樣品的外量子效率隨溫度的變化關(guān)系，并根據(jù)LED內(nèi)部復(fù)合機(jī)制，最終確定內(nèi)量子效率。利用光線追跡法，詳細(xì)計(jì)算AlGaInP發(fā)光二極

3、管取光效率。在取光效率計(jì)算模型中，引入了光子循環(huán)的影響，使得取光效率的計(jì)算更準(zhǔn)確、真實(shí)。在此基礎(chǔ)上，利用反推式，也可以計(jì)算得到內(nèi)量子效率。最后提出了一種高取光效率LED模型和幾種簡(jiǎn)單有效的封裝結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的效率分析。 (2) 材料優(yōu)化生長(zhǎng)：從理論上和實(shí)驗(yàn)上對(duì)AlGaInP限制層進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并對(duì)P型摻雜的關(guān)鍵因素進(jìn)行了深入地討論。從實(shí)驗(yàn)上觀察Al組分和襯底溫度等因素影響p型摻雜濃度，加入退火工藝分析H鈍化現(xiàn)象，找到提高p