黃綠光InGaN-GaN量子阱的能帶調(diào)控和發(fā)光特性.pdf

1、黃綠光LED通常要求生長(zhǎng)高銦組分的InGaN有源層。由于InN和GaN之間存在較大的晶格失配，高銦組分InGaN材料通常存在晶體質(zhì)量差，非輻射復(fù)合率高的缺點(diǎn)。此外，GaN和InGaN之間的大應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，引起能帶彎曲，電子和空穴波函數(shù)空間分離，大幅降低有效輻射復(fù)合率。
　　本文通過(guò)對(duì)GaN壘層的銦預(yù)處理和調(diào)控InGaN有源層的生長(zhǎng)溫度設(shè)計(jì)并外延了一種新型高銦InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)，綜合運(yùn)用AFM、HR-TEM、HA

2、ADF-STEM、HR-XRD、XPS和PL等多種表征手段，結(jié)合APSYS仿真計(jì)算，從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面研究了該新型高銦InGaN/GaN量子阱的晶體和界面質(zhì)量、能帶調(diào)控和發(fā)光機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)三角阱相比，新型InGaN/GaN量子阱的晶體質(zhì)量得到改善，能帶彎曲減弱，電子和空穴波函數(shù)空間交疊增加，空穴注入效率得到提升，有效輻射復(fù)合增強(qiáng)，而且內(nèi)量子效率和效率下降(efficiencydroop)現(xiàn)象也得到改善。新型InGaN/GaN量

3、子阱的雙波長(zhǎng)黃綠發(fā)光特性也為RGB白光的獲得提供了一種新的途徑。具體概括如下:
　　1)能帶調(diào)控后的量子阱晶體質(zhì)量得到改善。AFM、TEM、XRD和STEM表征顯示量子阱的界面陡峭，晶體質(zhì)量較高。XRD、XPS和STEM實(shí)驗(yàn)表明量子阱結(jié)構(gòu)為:0.52 nm的In0.35Ga0.65N，1.56 nm的In0.35-0.22Ga0.65-0.78N，和1.56 nm的In0.22Ga0.78N。這種量子阱結(jié)構(gòu)的獲得表明通過(guò)調(diào)控InG

4、aN有源層的生長(zhǎng)參數(shù)可以有效地控制量子阱生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)新型的復(fù)雜量子阱結(jié)構(gòu)。
　　2)與傳統(tǒng)三角量子阱相比，新型InGaN/GaN量子阱的能帶彎曲進(jìn)一步減弱，電子和空穴波函數(shù)的空間交疊增加，由電子第二束縛能級(jí)參與帶間躍遷增多。
　　3) PL顯示新型InGaN/GaN量子阱的發(fā)光為雙波長(zhǎng)黃綠發(fā)光，可以為RGB白光的獲得提供一種新的可能途徑。
　　4)不同注入電流下的EL譜進(jìn)一步顯示隨著注入電流的增加，新型InGaN/GaN