LED內(nèi)量子效率及其DE研究.pdf

1、本文首先對(duì)發(fā)光二極管(LED)材料性質(zhì)和發(fā)展瓶頸進(jìn)行了簡單陳述，又介紹了APSYS軟件的基本原理和模型，并對(duì)LED內(nèi)量子效率下降(DE)問題及其主要的影響因素進(jìn)行了分析。目前藍(lán)光發(fā)光二極管(Blue-LED)領(lǐng)域的效率DE研究相對(duì)較多，但是針對(duì)不同Al組分超晶格對(duì)于LED芯片內(nèi)量子效率及其DE問題系統(tǒng)研究還較少。為了更進(jìn)一步研究內(nèi)量子效率下降問題，本文運(yùn)用金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)生長了藍(lán)光芯片，在實(shí)際結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入AlGaN/Ga

2、N超晶格結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用APSYS軟件計(jì)算分析了Al組分從0.1遞增至0.35時(shí)，內(nèi)量子效率及其DE的變化。紫外發(fā)光二極管方面，本文在基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上分別對(duì)AlGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)和有源層優(yōu)化對(duì)UV-LED內(nèi)量子效率及其DE影響進(jìn)行了分析。超晶格電子阻擋層方面(EBL)方面，本文設(shè)計(jì)了三角組份的超晶格EBL結(jié)構(gòu)，并引入普通組份超晶格EBL結(jié)構(gòu)、普通EBL結(jié)構(gòu)和基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析計(jì)算。針對(duì)有源層，在基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入變壘組分(DCB

3、)優(yōu)化和變壘厚(DWB)優(yōu)化，其中對(duì)于DCB結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了梯形組分壘結(jié)構(gòu)，引入上升組分結(jié)構(gòu)、下降組分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析對(duì)比計(jì)算，對(duì)于DWB結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了倒金字塔變壘厚結(jié)構(gòu)和基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析對(duì)比計(jì)算。
　　通過對(duì)藍(lán)光超晶格結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，本文發(fā)現(xiàn)隨著AlGaN/GaN超晶格Al組分的改變，藍(lán)光LED有源層的空穴注入存在一種競爭機(jī)制即價(jià)帶超晶格勢壘對(duì)于空穴注入抑制和超晶格極化電荷形成能帶斜坡導(dǎo)致空穴注入速率增加的競爭。同時(shí)，Al組份越大超晶格

4、結(jié)構(gòu)效率DE改善越明顯，但是其整體內(nèi)量子效率越低顯。當(dāng)藍(lán)光LED通常工作電流小于20mA時(shí)，超晶格中Al組份在0.1左右較合適，當(dāng)工作電流大于20mA時(shí)，特別是較大時(shí)，Al組份在0.1-0.20間較合適。
　　通過對(duì)UV-LED的模擬分析計(jì)算，本文發(fā)現(xiàn)內(nèi)量子效率DE不但和空穴分布均勻度、電子溢出水平有關(guān)，而且可能和空穴注入總量有一定關(guān)系。并且本文設(shè)計(jì)的三角組分超晶格結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出較好的內(nèi)量子效率，而有源層優(yōu)化方面，本文設(shè)計(jì)的梯形變壘層