In含量对InGaN/GaN LED光电性能的影响

运用软件模拟和理论计算的方法分析了In含量对发光二极管光电性能的影响,研究了In含量与光谱功率密度、量子阱中载流子的浓度、辐射速率、发光功率等之间的关系。分析结果表明:电子泄漏与能带填充是影响光电性能的主要原因。当In含量较低时,随着电流密度增大(<8 kA/cm2),光谱发生蓝移程度相对较小,但电流密度太大(>8 kA/cm2)会造成电子泄漏,发光功率降低;而当In含量较高时,随着电流密度增大,光谱发生蓝移程度相对较大,但在电流密度较大时,会获得较高的发光功率。因此,为了使InGaN/GaN发光二极管获得最大量子效率与发光效率,应该根据电流密度的大小(8 kA/cm2)来选择In含量的高低。

408nm InGaN/GaN LED的材料生长及器件光学特性

通过提高InGaN量子阱结构的生长温度,降低量子阱In组分的掺入效率,提高InGaN/GaN量子阱结构生长质量,缩短LED输出波长等手段,实现了紫光LED高效率输出.采用高分辨率X射线双晶衍射、扫描隧道显微镜和光致发光谱技术研究了高温生长InGaN/GaN多量子阱的结构和光学特性.封装后的300μm×300μmLED器件在20mA的注入电流下输出功率为5·2mW,输出波长为408nm.

组份渐变电子阻挡层对InGaN/GaN LED光电特性的影响

利用数值模拟方法,研究组份渐变电子阻挡层(EBL)对InGaN/GaN发光二极管电学和光学特性的影响。结果表明,三角形组份渐变EBL结构能有效减小器件的开启电压,提高光输出功率,改善高注入电流水平下发光效率的下降情况。能带模拟结果进一步表明,三角形组份渐变EBL结构显著提高了导带底的电子势垒,可有效限制电子向P型GaN层的泄露,同时减小了价带顶的空穴势垒,可增强P型GaN层的空穴向有源区的注入效率,改善其在量子阱内的浓度分布。

Electroluminescence Orientation in InGaN/GaN LED on Nano-patterned Sapphire by MOCVD

A 385 nm InGaN/GaN LED on the sapphire with the nano-pattem was fabricated and its electroluminescence property was investigated in a three-dimensional （3D） space. The experimental results showed that the luminescent intensity of the LED was obviously oriented based on the nano-pattem of the sapphire substrate. And the optical interference was used to explain the luminescence orientation of the LED on the nano-pattemed substrate.

具有组分渐变量子垒层的氮极性InGaN基红光LED仿真研究

基于Ⅲ族氮化物材料的Micro LED显示亟需高性能的InGaN基红光LED。本工作利用极化工程构建了组分渐变InGaN作为最后量子垒层(Last quantum barrier,LQB)的氮极性InGaN基红光LED。数值模拟研究表明,氮极性InGaN基LED中相反的极化电场可有效增强量子阱对载流子的限制能力,并降低器件开启电压。重要的是,氮极性InGaN基LED中,组分渐变InGaN LQB层和p-GaN界面处会同时形成电子和空穴势阱,从而形成高效的辐射发光,进而有效提升InGaN基红光LED的发光性能。本工作为高效InGaN基红光LED结构设计和器件制备提供了新思路。

MOCVD生长InGaN/GaN MQW紫光LED

利用LP MOCVD系统生长了InGaN/GaNMQW紫光LED外延片 ,双晶X射线衍射测试获得了 2级卫星峰 ,室温光致发光谱的峰值波长为 399 5nm ,FWHM为 15 5nm ,波长均匀性良好。制成的LED管芯 ,正向电流2 0mA时 ,工作电压在 4V以下。

瓦级大功率InGaN蓝光LED的光色电特性

封装并测量了瓦级大功率InGaN蓝色发光二极管(LED)在不同正向电流IF驱动下的光通量、电功率、发光效率、发射光谱和色品坐标等参数的变化。研究表明,光通量与电功率随IF的增大呈亚线性增加,而发光效率η则下降。当IF从50mA一直增大到450mA左右时,发射光谱的峰值波长λp随IF的增加发生蓝移,蓝移现象可能与InGaN蓝光LED芯片在较大电流时能带被拉平以及In成分的作用有关。当IF大于500mA或800mA后,λp又发生红移,红移现象可能与大电流注入下InGaN蓝光LED芯片产生的热效应以及电子-空穴对辐射复合有关。此外,光谱的半峰全宽(FWHM)产生宽化现象,色坐标x和y值也发生变化。

生长温度对InGaN/GaN多量子阱LED光学特性的影响

利用低压MOCVD系统,在蓝宝石衬底上外延生长了InGaN/GaN多量子阱蓝紫光LED结构材料。研究了生长温度对有源层InGaN/GaN多量子阱的合金组分、结晶品质及其发光特性的影响。结果表明当生长温度从730℃升到800℃时,LED的光致发光波长从490 nm移到380 nm,室温下PL谱发光峰的半高全宽从133 meV降到73 meV,表明了量子阱结晶性的提高。高温生长时,PL谱中还观察到了GaN的蓝带发光峰,说明量子阱对载流子的限制作用有所减弱。研究表明,通过改变生长温度可以对LED发光波长及有源层InGaN的晶体质量实现良好的控制。

InGaN/GaN量子阱悬空微盘发光二极管

设计并制备了三种不同结构的电泵浦InGaN/GaN量子阱微盘发光器件,对其光增益和光损耗进行了分析和优化。以p型层的结构为分类标准,器件Ⅰ为圆柱形;器件Ⅱ为器件Ⅰ的悬空结构;器件Ⅲ是悬空的圆环形结构。实验和仿真结果表明,三种器件结构中,器件Ⅱ的结果最好。电极布局为内p外n型的圆柱形器件表面电流分布能够保证发光区和微腔高增益区重合,悬空结构能够降低微盘在垂直方向上的光损耗,有利于更好的光学增益。考虑到共振模式,器件Ⅱ在注入电流大于0.7 mA时,器件Ⅱ实现了峰值波长为408.2 nm、半峰宽为2.62 nm的振荡模式输出。这种电泵浦InGaN/GaN量子阱悬浮微盘二极管器件的设计思路对电泵浦微盘或微环激光器的研制具有重要参考意义。

高亮度InGaN基白光LED特性研究

利用自行研制的InGaN GaNSQW蓝光LED芯片和YAG :Ge3 + 荧光粉制作了高亮度白光LED(Φ3) ,并对其发光强度、色度坐标、I V、色温及显色性等特性进行了研究 .实验结果表明 :室温下 ,正向电流为 2 0mA时 ,白光LED的轴向发光强度为 1 1～ 2 3cd ,正向电压小于 3 5V ,色度坐标为 (0 2 8,0 34) ,显色指数约为 70 .

InGaN/GaN MQW双波长LED的MOCVD生长

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)系统生长了InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管(LED)。发现在20 mA正向注入电流下空穴很难输运过蓝光和绿光量子阱间的垒层,这是混合量子阱有源区获得双波长发光的主要障碍。通过掺入一定量的In来降低蓝光和绿光量子阱之间的垒层的势垒高度,增加注入到离p-GaN层较远的绿光有源区的空穴浓度,从而改变蓝光和绿光发光峰的强度比。研究了蓝光和绿光量子阱间垒层In组分对双波长LED的发光性质的影响。此外,研究了双波长LED发光特性随注入电流的变化。

MOVPE生长InGaN/GaN单量子阱绿光LED

采用金属有机物气相外延 (MOVPE)方法 ,生长出InGaN/GaN单量子阱结构的绿光发光二极管 (LED)。测量了其电致发光光谱及发光强度与注入电流的关系。室温正向偏置下 ,在 2 0mA的注入电流时 ,发光波长峰值为 530nm ,半高宽为 30nm。当注入电流小于 4 0mA时 ,发光强度随注入电流的增大单调递增。这是中国国内首次研制出的In GaN单量子阱结构的绿光LED。

量子阱数量变化对InGaN/AlGaN LED的影响

采用软件理论分析的方法分析了InGaN/AlGaN量子阱数量变化对发光二极管内量子效率、电子空穴浓度分布、载流子溢出产生的影响。分析结果表明:量子阱的个数不是越多越好,LED的光学性质和量子阱的个数并不成线性关系。量子阱个数太少时,电流溢出现象较明显;而当量子阱个数太多时,极化现象明显,且会造成材料浪费。因此应根据工作电流选择合适的量子阱个数。

Si衬底InGaN/GaN多量子阱LED外延材料的微结构

用透射电子显微镜(TEM)和X射线双晶衍射仪(DCXRD)对在Si(111)衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱(MQW)LED外延材料的微结构进行了观察和分析.从TEM高分辨像观察到,在Si和AlN界面处未形成SixNy非晶层,在GaN/AlN界面附近的GaN上有堆垛层错存在,多量子阱的阱(InGaN)和垒(GaN)界面明锐、厚度均匀;TEM和DCXRD进一步分析表明MQW附近n型GaN的位错密度为108cm-2量级,其中多数为b=1/3〈1120〉的刃位错.

用InGaN蓝光LED与YAG荧光粉制造自然白光LED

报导了用国内自行研制的InGaN/GaN蓝光发光二极管 (LED)与钇铝石榴石(YAG)荧光粉结合而得的白光发光二极管 (W LED)。在室温 ,正向电压 3 5V ,正向电流2 0mA时 ,W LED轴向亮度为 1cd,CIE色坐标为 (0 3 1 ,0 3 8) ,接近纯白色 (0 3 3 ,0 3 3 )。

大功率InGaN蓝光LED的电子束辐照效应

采用Monte-Carlo模拟与实验研究相结合的方法,针对大功率InGaN蓝光LED进行了电子束辐照效应研究。根据InGaN蓝光LED芯片材料的特点,在CASINO软件中建立了结构模型。运用Monte-Carlo模拟分析了以不同能量的电子束射入芯片材料时,电子的运动区域及能量损耗等变化情况。使用光谱辐射计对辐照前后LED进行测试,从宏观的角度研究了电子束对LED光电特性的影响。结果表明:InGaN材料对能级越低的电子能量吸收能力越强,能级越低的电子束对InGaN蓝光LED芯片的光通量及辐射通量辐照损伤影响越大。

硅衬底InGaN多量子阱材料生长及LED研制

利用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在Si(111)衬底上生长了InGaN 多量子阱LED外延片.为克服GaN与Si衬底之间巨大的晶格失配与热失配,引入了AlN低温缓冲层及富镓的GaN高温缓冲层,在Si(111)衬底上获得了无龟裂的InGaN 多量子阱LED外延材料.在两英寸外延片内LED管芯的工作电压在3.7～4.1V之间,电致发光波长在465～480nm之间,87%的LED管芯的反向漏电流不大于0.1μA,输出光强为18～30mcd.

应变补偿InGaN/AlGaN超晶格改善近紫外LED性能

通过应变平衡理论设计出应变补偿的In0.1Ga0.9N/Al0.2Ga0.8N超晶格结构。为了验证该结构具有低的应变,实验生长了相应的样品,并通过双晶衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱实验证实其具有低应力。最后把该结构用于近紫外LED的两处构建,一是替代量子阱中的Ga N垒层,二是作p型层的接触层。实验发现,该结构的应用不但可以减弱量子阱的Stark效应和抑制电子泄露,而且降低p型接触层的欧姆接触电阻。且发现不用电子阻挡层情况下,其输出功率、PL光谱和I-V特性等都得到极大改善。

超高亮度InGaN单量子阱结构绿色LED

发光强度为12cd的超高亮度绿色InGaN单量子阱（SQW）结构发光二极管已研制成功。该器件的输出功率、外量子效率、峰值波长和光谱半宽在正向电流20mA下分别为3mw、6．3％、520nm和30nm。这种绿色InGaN单量子阱发光二极管的P－AlGaN／InGaN／n－GaN是用MOCVD方法生长在蓝宝石衬底上。

InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究

通过测量光电流,直接观察了InGaN/GaN量子阱中载流子的泄漏程度随温度升高的变化关系。当LED温度从300K升高到360K时,在相同的光照强度下,LED的光电流增大,说明在温度上升之后,载流子从量子阱中逃逸的数目更多,即载流子泄漏比例增大。同时,光电流的增大在激发密度较低的时候更为明显,而且光电流随温度的增加幅度与激发光子的能量有关。用量子阱-量子点复合模型能很好地解释所观察到的实验现象。实验结果直接证明,随着温度的升高,InGaN/GaN量子阱中的载流子泄漏将显著增加,而且在低激发密度下这一效应更为明显。温度升高导致的载流子泄漏增多是InGaN多量子阱LED发光效率随温度升高而降低的重要原因。