AlGaN基深紫外LED的能帶調(diào)控和極化誘導(dǎo)摻雜研究.pdf

1、Ⅲ族氮化物作為新一代半導(dǎo)體材料，具有寬直接帶隙、高電子漂移率、高熱導(dǎo)率、耐高溫、抗腐蝕、抗輻射等優(yōu)點，適合制作高頻、高功率、耐高溫和抗輻射的電子器件，比如AlGaN基紫外發(fā)光二極管。但是紫外發(fā)光二極管依然存在低量子效率、低光輸出功率等問題，提高晶體質(zhì)量和載流子注入效率是解決問題的兩個主要思路。影響載流子注入效率的一個重要因素是內(nèi)部極化場引起的能帶彎曲，本文基于APSYS軟件，主要圍繞紫外LED的能帶調(diào)控和極化誘導(dǎo)摻雜展開研究。
　

2、　首先，本文回顧了紫外LED的發(fā)展歷程，介紹了AlGaN半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及紫外LED的結(jié)構(gòu)、發(fā)光機(jī)理和亟待解決的研究難題。接著，介紹了紫外LED器件的模擬方法，包含半導(dǎo)體器件模擬的基本方程和相關(guān)物理模型，以及APSYS軟件的文件結(jié)構(gòu)、操作程序和常見的收斂困難原因。
　　隨后，我們圍繞極化誘導(dǎo)摻雜方法展開研究，分別將恒定Al組分的p-AlGaN和n-AlGaN的Al組分改為0.6至0.4漸變，0.45至0.55漸變，模擬結(jié)

3、果表明p型極化誘導(dǎo)摻雜能大幅提升紫外LED的輸出性能，n型極化誘導(dǎo)摻雜帶來的影響則相對較小一些。在能帶結(jié)構(gòu)上，可以發(fā)現(xiàn)極化誘導(dǎo)摻雜降低了價帶彎曲的幅度，有益于空穴更好地注入。
　　最后，我們把目光轉(zhuǎn)向電子阻擋層(EBL)的優(yōu)化上，以使用傳統(tǒng)超晶格電子阻擋層的紫外LED為基準(zhǔn)參考結(jié)構(gòu)，重新構(gòu)建了下降壘組分(DSB)、上升壘組分(ISB)、三角壘組分(TSB)的超晶格EBL結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明下降壘組分的輸出性能最優(yōu);最終，我們找到了最優(yōu)的