GaN基LED光電性能的研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體固態(tài)照明技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)光二極管(Light-Emitting Diodes，LEDs)成為當(dāng)前電子信息工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的有源器件，而且高亮度LED在能量轉(zhuǎn)換過程中僅釋放少量的熱量，具有高效、節(jié)能、環(huán)保和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使其在動(dòng)態(tài)顯示、半導(dǎo)體照明領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。盡管如此，LED的光電性能仍然存在很大的提升空間，如何進(jìn)一步提升LED的光電性能是目前固態(tài)照明領(lǐng)域中最具實(shí)際意義的研究課題之一。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容如下

2、:
　　1.分析了p型氮化鎵（Gallium Nitride，GaN）在LED外延結(jié)構(gòu)中的重要地位，即為L(zhǎng)ED的電子空穴復(fù)合發(fā)光提供空穴。進(jìn)而從p型GaN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生長(zhǎng)條件以及熱退火條件的優(yōu)化三個(gè)方面對(duì)p型GaN進(jìn)行了全面的探索與研究，提升其晶體質(zhì)量及歐姆接觸，從而改善整個(gè)LED的光電特性。之后，將超晶格結(jié)構(gòu)引入p型GaN中，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)條件的優(yōu)化，使得p型層的空穴濃度得以提升，歐姆接觸得到改善，大幅度提高了LED的

3、發(fā)光效率。
　　2.提出了一種帶有超晶格結(jié)構(gòu)電子阻擋層（Electron Blocking Layer, EBL）的GaN基LED，并對(duì)其超晶格結(jié)構(gòu)的材料組合、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)條件進(jìn)行了大量研究與探索。其中，通過對(duì)于p-AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)EBL中p-AlGaN與p-GaN的相對(duì)厚度的研究與優(yōu)化，找到了其最佳厚度組合9nm/1 nm。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅降低了LED正向工作電壓，還有效地提高了LED的光輸出效率和抗靜電能力（El

4、ectro-Static Discharge，ESD）。
　　3.提出了一種帶有光子晶體結(jié)構(gòu)的LED，其光子晶體結(jié)構(gòu)制備由p型GaN之上的p型超晶格結(jié)構(gòu)刻蝕而成。首先，p型GaN層上生長(zhǎng)超晶格結(jié)構(gòu)既可以獲得高的空穴濃度，從而增加電子空穴的復(fù)合發(fā)光效率，又可以增大空穴遂穿金屬層和超晶格層的幾率來降低p層的歐姆接觸電阻;其次，通過在p型GaN層上的超晶格多層結(jié)構(gòu)中制作光子晶體既可以保護(hù)p型GaN層不被損傷，又能顯著地提高LED的出光功