AlGaN基深紫外LED器件結(jié)構(gòu)的模擬研究.pdf

1、近些年，伴隨高亮度藍光發(fā)光二極管的研究不斷走向成熟，研究學(xué)者們逐漸將研究的重點向高Al組份的AlGaN基深紫外發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移。AlGaN基深紫外LED（light emitting diode）在殺菌消毒、生化探測、安全通訊，紫外固化、白光固態(tài)照明，能源以及軍事探測等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。目前外延生長高Al組份AlGaN基深紫外LED仍然十分困難，導(dǎo)致其發(fā)光效率非常低。不僅如此，隨著工作電流的增加，其輸出效率也會急速降低，這些都限制了

2、其大規(guī)模的應(yīng)用。因此，提高 AlGaN基深紫外 LED的發(fā)光性能、獲得高效的深紫外LED極其重要。
　　本論文首先簡要敘述了AlGaN基深紫外 LED研究背景與發(fā)展概況，器件的工作原理和相關(guān)物理特性以及 Crosslight公司的半導(dǎo)體器件仿真軟件 APSYS。然后，詳細介紹了利用APSYS軟件自帶的模型對AlGaN基深紫外LED量子阱結(jié)構(gòu)和P型區(qū)電子阻擋層的設(shè)計和優(yōu)化，提出了兩類新型器件結(jié)構(gòu)，并分別對兩種結(jié)構(gòu)的AlGaN基深紫外

3、LED的光電特性進行了模擬研究：
　?。?）分別對兩層和三層階梯型(staggered)量子阱的AlGaN基深紫外LED結(jié)構(gòu)進行了仿真。通過對發(fā)光性能、能帶結(jié)構(gòu)、載流子分布以及輻射復(fù)合效率等特性進行分析，得出staggered量子阱的采用一方面增加了電子和空穴的波函數(shù)重疊率，另一方面使得有源區(qū)電子和空穴的濃度增加，輻射復(fù)合增強，極大地改善了器件中普遍存在的效率陡降問題，提升了發(fā)光效率，模擬結(jié)果證明三層staggered量子阱結(jié)構(gòu)的

4、發(fā)光性能更優(yōu)于兩層。
　?。?）研究了三種新型的三角形電子阻擋層（組分遞增型、倒V型和V型）取代傳統(tǒng)的AlGaN電子阻擋層對AlGaN基深紫外LED發(fā)光性能的影響。通過深入分析三角形電子阻擋層(EBL，electron blocking layer)提高發(fā)光效率的不同物理機理得出，組分遞增型和倒V型的三角形EBL主要是通過改善最后一個勢壘與EBL之間的晶格匹配來減少界面處的極化電場；最后一種V型的三角形EBL層物理機理不同于前兩種