氮化镓基蓝光发光二极管伽马辐照的1/f噪声表征

通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光二极管器件有源区光/暗电流产生机制的研究,建立了电离辐照减小发光二极管有效输出功率电学模型.通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光二极管器件有源区1/f噪声影响机制的研究,建立了电离辐照增大发光二极管1/f噪声的相关性模型.在I<1μA的小注入区,空间电荷区的复合电流随辐照剂量的增加而增加.同时,随着电离辐照产生缺陷的增加,1/f噪声幅度增大.在I>1mA的大注入条件下,由于串联电阻的影响占主导地位,表面复合速率和电流随辐照剂量的增加而增加.同时,随着电离辐照产生缺陷的增加,1/f噪声幅度增大.根据辐照前后电流电压试验结果噪声测试结论,证实了实验结论与理论推导结果的一致性.在1μA<I<5×10-5A的中值电流情况下,由于高能载流子散射相关的迁移率涨落与辐照新增缺陷引起的载流子数涨落竞争机制,随着辐照剂量增大,1/f噪声在频域变化没有明显规律.但是,通过1/f噪声时域多尺度熵复杂度分析方法,得出随着辐照剂量增大,1/f噪声时域多尺度熵复杂度的结果.最终证实1/f噪声幅度可以敏感地反映小注入和大注入情况下氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照的可靠性.噪声幅值越大,则说明辐照感应Nit越高,暗电流相关的复合电流越大,光电流相关的扩散电流比例减少,使得器件发光效率、光输出功率等性能参数下降,继而影响器件可靠性,造成失效率显著增大.1/f噪声时域多尺度熵复杂度可以敏感地反映中值电流情况下氮化镓基蓝光发光二极管的电离辐照可靠性.多尺度熵复杂度越大,则说明辐照感应越多,复合电流越大,器件可靠性越差.本文结论提供了一种基于1/f噪声的氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照可靠性表征方法.

集成分布式布拉格反射镜的氮化镓基发光二极管研究

基于硅基氮化镓晶圆,制备了一种半环波导型发光二极管。采用聚焦离子束技术,在发光二极管两侧端部刻蚀形成高反型GaN层/空气层分布式布拉格反射镜。实验结果表明,该波导型发光二极管具有良好的光电性能,集成的分布式布拉格反射镜显著提高了器件端面的反射率,改变了器件内部的法布里-珀罗振荡,对出射光子进行了有效调控。使用该发光二极管作为光信号源的无线光通信系统实现了100Kbps的信号传输,验证了器件在可见光通信领域的应用潜力。

氮化镓发光二级管蓝光转换材料的合成和发光性质

合成了Ce3+掺杂的稀土石榴石结构复合氧化物体系(Y1-xGdx)3Al5O12、(Y1-xLux)3Al5O12、(Y1-xLax)3Al5O12、(Y1-xYbx)3Al5O12和(Y1-xTbx)3Al5O12.重点研究了(Y1-xGdx)3Al5O12:Ce3+和(Y1-xLux)3Al5O12:Ce3+两个体系的晶体结构和发光性质.这些体系都具有立方石榴石结构.(Y1-xGdx)3Al5O12:Ce3+体系随Gd取代Y,晶胞参数略有增加.荧光光谱的发射波长随Gd浓度增加发生红移,当x=0.5时发射波长达到最大值(560nm),并不再随Gd含量增加而变化.(Y1-xLux)3Al5O12:Ce3+的晶胞参数随Lu取代Y而减小,但均保持了立方石榴石结构.荧光光谱的发射波长随Lu3+的增加向短波方向移动,Lu3Al5O12:Ce3+的发射波长的峰值为520nm,体系的蓝移量是20nm.利用分离发光中心的位形坐标模型对波长的移动作了定性解释.这两个体系的发射波长的可调节特性,对改善与氮化镓发光二极管(LED)匹配的蓝光转换材料的色坐标、色温等显色性质具有重要意义.

白色发光二极管用荧光体和氮化镓基板

日本三菱化学（三菱化学）株式会社开发成功比传统产品更接近自然光的高辉度白色发光二极管（LED）用荧光体，并实现了其量产化。另外，该公司还开发了在用于蓝色激光二极管（蓝色LD）和蓝色LED的均质中没有结晶缺陷的氮化镓（GaN）基板。所开发的高品质均质结晶的GaN基板改善了元件的功能，并可提高元件收率。该公司从2005年4月开始在茨城县牛久市的筑波事业所（筑波事桨所）开始进行白色LED用荧光体和GaN基板的正式生产。

氮化镓基蓝、绿光LED中游工艺技术产业化研究

氮化镓基蓝、绿光LED在光显示及未来的白光照明领域具有广阔的应用前景,中国科学院半导体研究所和深圳市方大国科光电技术公司利用双方各自的技术优势和资金管理优势,实现了氮化镓基蓝、绿光LED中游工艺技术产业化,目前产品已经批量上市销售。

利用近场光谱研究GaN蓝光二极管的杂质发光

运用近场光谱方法研究了在蓝宝石衬底上用低压ＭＯＣＶＤ方法外延生长的ＧａＮ蓝光二极管的杂质发光光谱。研究结果表明近场光谱为研究样品表面微观发光机理中提供了一个有力的手段，它能够给出样品表面微区空间分辨的局域光谱信息。本文给出了研究中所观察到的一些实验现象。

TADF激基复合物主体材料提升溶液法制备蓝色荧光有机发光二极管的效率

为了提升溶液法制备的蓝色荧光有机发光二极管(OLEDs)的效率,采用了基于热激活延迟发光(TADF)的激基复合物作为主体材料。TADF激基复合物主体可以利用反向系间窜跃上转换形成单线态激子并将能量传递到客体,从而可以同时利用发光层中的三线态激子和单线态激子,以提升蓝色荧光器件的效率。选择蓝色荧光材料1-4-Di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene(DSA-ph)作为客体发光材料,4,4′,4″-T-ris(carbazol-9-yl)triphenylamine(TCTA)掺杂1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)(TPBi)作为热激活延迟荧光激基复合物主体,通过溶液法制备了蓝色荧光OLEDs。通过测试TCTA,TPBi以及TCTA掺杂TPBi的光致发光光谱发现,与TCTA和TPBi相比,TCTA掺杂TPBi的光致发光谱(PL)发生了明显的红移(峰值波长变为437 nm),而且光谱变宽,证明了TCTA∶TPBi激基复合物的形成。通过对于DSA-ph掺杂激基复合物主体的薄膜与DSA-ph掺杂poly(methyl methacrylate)(PMMA)的薄膜进行PL测试发现,两者发光峰相同,都是来自DSA-ph的发光,说明激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph;DSA-ph的吸收光谱与激基复合物主体的PL光谱存在很大重叠,说明激基复合物主体与DSA-ph的能量传递非常有效;通过对激基复合物主体掺杂不同浓度客体的薄膜进行瞬态PL衰减测试发现,与纯DSA-ph的寿命相比,DSA-ph掺杂激基复合物主体之后其寿命会延长,纯DSA-ph的寿命只有1.19 ns,DSA-ph掺杂激基复合物主体的荧光衰减曲线与激基复合物主体的荧光衰减曲线相似,这进一步证明了激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph。研究了主体引入以及DSA-ph掺杂浓度对器件性能的影响。对于器件的亮度、电流密度、电压、电流效率、电致发光光谱等参数进行了测试,与不采用激基复合物主体的器件相比,采用激基复合物主体的器件性能明显改善,在DSA-ph掺杂浓度为10%时,器件亮度从2133.6 cd·m^-2提升到了3597.6 cd·m^-2,器件效率从1.44 cd·A-1提升到了3.15 cd·A-1,发光峰只有来自DSA-ph的发光。采用TADF激基复合物主体的方法有潜力实现溶液法制备的高效蓝色荧光OLEDs。

ICP刻蚀p-GaN表面微结构GaN基蓝光LED

采用基于Cl2/Ar/BCl3气体的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制作了p-GaN表面具有直径3μm、周期6μm的二维圆孔微结构GaN基蓝光LED,研究了刻蚀深度对光荧光(PL)和发光二极管(LED)光电特性的影响。结果表明,刻蚀深度为25 nm的表面微结构,与传统平面结构相比,其PL增强了42.8%;而采用ITO作为透明电极的LED,在20 mA注入电流下,正面出光增强了38%、背面出光增强了10.6%,同时前向电压降低了0.6 V,反向漏电流基本不变。

在发光二极管表面制备单层聚苯乙烯球的方法

基于水面乳胶颗粒的自组装特性,通过将稀释的聚苯乙烯球铺展在去离子水中,用表面活性剂加固后将其转移到氮化钾基发光二极管(简称GaN基LED)表面的方法制备较大面积的单层聚苯乙烯球颗粒.场发射扫描电子显微镜测试表明:该方法能在较短时间内在GaN基LED表面形成六角紧凑的聚苯乙烯微球的二维阵列,微球平均直径约为350 nm.加入75μL表面活性剂,利于形成二维结晶.这为聚苯乙烯球做掩模版粗化GaN表面,提高大功率GaN基LED的光提取率提供了一种有效的途径.

氮化镓微米晶须及纳米线的制备与研究

报道了利用CVD方法大量制备超纯氮化镓微米晶须及纳米线的最新结果.利用镍、铟及其化合物等做催化剂,将金属镓放置在氨气氛中1000℃左右进行反应,结果在衬底上获得了大量的氮化镓微米晶须,及纳米线.许多晶须还通过自组装形成了非常奇特的如梯子状的形貌.研究还发现,大部分氮化镓微米晶须的择优生长方向为<0001>方向(c轴方向).X射线衍射谱揭示,反应产物为非常纯的氮化镓晶体,而低温光致发光谱分析则发现,氮化镓微米晶须在520nm处有一个杂质发光峰.这一研究结果有助于了解氮化镓晶体的生长机理,并可望应用于微米、纳米蓝光发光二极管等器件.

图形化衬底对GaN基LED电流与发光特性的影响

在传统蓝宝石衬底(CSS)和图形化蓝宝石衬底(PSS)上分别制备了结构相同的GaN基蓝光发射二极管(LEDs),测试并比较了这两种不同衬底器件的电流与发光特性。结果表明,与CSS-LED相比,PSS-LED在-4V处的反向漏电流降低了两个数量级,峰值波长基本不随电流增大而发生显著蓝移,半高宽、输出功率与外量子效率等发光性能也获得明显改善。PSS-LED反向漏电流的减小主要归功于外延层中位错密度的降低,发光性能的改善主要是因为PSS减少了光在LED内部的全反射,提高了光的析出率;PSS-LED的外量子效率随电流下降的行为(droop)并未明显改善,表明位错可能不是引起效率droop的主要原因。

第三代电子材料——氮化镓

简要介绍了第三代电子材料纤锌矿氮化镓的化学特性、结构特性、光学特性和电学特性。讨论了材料生长技术和制约氮化镓研究的衬底材料问题。最后给出了氮化镓材料在蓝光发射器件高温、大功率和微波用 MESFET 以及HFET 方面的应用情况并展望了未来前景。

一步法合成螺双芴及螺氧杂蒽衍生物及其在有机发光二极管中的应用:性能增强及相关的光学现象（英文）

以芴为原料,以钯为催化剂一步合成了2-(9-苯基芴基)-9,9′螺二芴(PF-SBF)。以PF-SBF作为有机发光二极管的发光及主体材料(FIrpic为磷光客体)时,观察到了不同于PF-SBF及FIrpic发光的红光带。这分别源于PF-SBF分子间的聚集和发光层/传输层诱导的激基复合物。通过选择合适的空穴和电子传输层,有效抑制了激基复合物的发光。同时,PF-SBF和TAPC双主体的结构不仅实现了纯FIrpic和Ir(ppy)_3蓝光和绿光,还大幅提升了器件性能。蓝光、绿光器件的最大电流效率和最大亮度分达到16.7、50.5 cd?A^(-1)和7857 cd?m^(-2)(11 V)、23390 cd?m^(-2)(8 V)。另外,除了PF-SBF,利用相似的合成方法,我们也合成了2-(9-苯基芴基)-9,9′螺芴氧杂蒽(PF-SFX),其较大的三线态能级(2.8 eV)较PF-SBF更适合做蓝光主体。以TAPC和PFSFX为双主体的器件最大电流效率提升到了22.6 cd?A^(-1)。所有实验结果均表明,PF-SBF和PF-SFX是构建高效绿光/蓝光磷光主体材料的有效结构单元。

蓝光激光二极管——大门已经敞开

在蓝光区及近紫外光区方面,半导体发光体及监测器具有巨大的潜力。特别是蓝光发光体(发光二极管及激光二极管)的广泛应用十分引人注目:极高密度磁光存储器、彩色显示器、数字成像、高清晰度激光打印机、全息照相存储器、极高容量通信系统、光学计算机及专用医疗及军事系统。应用范围不胜枚举,而经济潜力也很巨大。位于索菲亚安提菠利斯(Sophia Antipolis)(法国东南部)的“异质外延研究及应用中心”(CRHEA)

GaN基蓝光发光二极管的波长稳定性研究

尽管GaN基蓝绿光发光二极管 (LED)已进入大规模商品化阶段 ,但其发光波长随注入电流的变化仍是一个尚未解决的关键技术难题 .同时 ,蓝绿光LED电注入发光光谱的半高全宽多为 2 5nm以上 .通过优化LED器件材料的生长条件和总应变量 ,获得了高质量的InGaN GaN多量子阱LED外延片 .由此制作的LED器件在 0— 1 2 0mA的注入电流下 ,发光波长变化小于 1nm .在 2 0mA的正向电流下 ,其光谱半高全宽只有 1 8nm 。

氧化对GaN基LED透明电极接触特性的影响

研究了热退火对InGaN/GaN多量子阱LED的Ni/Au p GaN欧姆接触的影响。发现在空气和N2气氛中交替地进行热退火的过程中Ni/Au接触特性显示出可逆现象。Ni/Au p GaN接触的串联电阻在空气中随合金化时间逐渐减小,在随后的N2中的热退火后会使该串联电阻增加,但在空气中再次热退火能使接触特性得到恢复。同时对Ni/Au p GaN接触在空气中合金化过程中的层反转的成因进行了讨论。

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED电学特性研究

对不同温度（120～363K）下InGaN／GaN多量子阱（MQW）结构蓝光发光二极管（LED）的电学特性进行了测试与深入的研究。发现对数坐标下I—V特性曲线斜率随温度变化不大。分别用载流子扩散-复合模型和隧道复合模型对其进行计算，发现室温下其理想因子远大于2，并且随着温度的下降而升高；而隧穿能量参数随温度变化不大。这说明传统的扩散一复合栽流子输运模型不再适用于InGaN／GaNMQW蓝光LED。分析指出由于晶格失配以及生长工艺的制约，外延层中具有较高的缺陷密度和界面能级密度，导致其主要输运机制为栽流子的隧穿。

GaN基蓝色LED的研究进展

介绍了GaN材料的基本特性、GaN材料适于做蓝光LED的优势以及具有典型代表意义的GaN基LED器件,讨论了该领域国际最新研究出的蓝光LED和工作原理;从其发展进程中不难看出,改变器件结构、提高材料质量或采用新型材料使GaN基蓝光LED的光谱质量和量子效率有了本质提高.同时就制备过程中的关键工艺技术(包括p型掺杂、退火温度、欧姆接触等)及国内外研究进展进行了探讨,对GaN基LED的发展方向及应用前景提出了展望.

MOVPE生长的GaN基蓝色与绿色LED

报道用自行研制的LP-MOVPE设备， 在蓝宝石（α-Al2O3）衬底上生长出以InGaN为有源区的蓝光和绿光InGaN/AlGaN双异质结结构以及InGaN/GaN量子阱结构的LED， 其发射波长分别为430～450nm和520～540nm。

硅基与蓝宝石衬底上的GaN-LEDs性能差异分析

在简要阐述硅基与蓝宝石衬底的GaN研究与发展基础上,就此两种不同衬底上GaN-LEDs性能进行了对比分析,并对这两种衬底上的LED进行了相应的表征实验。通过AFM和XRD等分析手段揭示了器件的结构特性,对器件性能(I-V和EL以及I-L测试)进行了相应的评价。通过分析相关实验数据得出:在电学特性与光学性能两方面,蓝宝石衬底上的LED均优于硅衬底上的LED。