基于分离多量子垒电子阻挡层的AlGaN基深紫外发光二极管

通过分离多量子垒电子阻挡层(EBL)结构,实现了AlGaN基DUV-LED器件性能的提升。由仿真结果可得,与传统的块状EBL相比,采用分离多量子垒结构的EBL可以获得更高的空穴浓度和辐射复合速率。这得益于EBL中间的夹层形成了空穴加速区,使得空穴在加速区获得能量,从而提高了空穴注入效率。另外,多量子势垒结构还能够通过提高电子势垒有效抑制电子泄漏,从而大幅度提升器件性能。综上所述,多量子垒电子阻挡层的引入可以显著提升AlGaN基DUV-LED器件的性能。

微纳级GaN基VCSEL中周期反射结构与电子阻挡层的设置作用分析

氮化镓(GaN)基微纳米结构生长技术的成熟为微纳级GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备提供了新的途径。本文设计了基于GaN基轴向异质结微纳米柱的微纳级VCSEL结构,采用Al_(0.8)Ga_(0.2)N/In_(0.2)Ga_(0.8)N应变补偿结构作为上下分布式布拉格反射镜(DBR),其中Al_(0.8)Ga_(0.2)N层的Al组分远高于传统结构中的电子阻挡层(EBL),能够更好地起到电子阻挡的作用。本文使用商用软件PICS3D构建了电子阻挡层处于不同位置的VCSEL数理模型,并进行数值模拟计算,探索和分析物理机理,解释了不同位置EBL对空穴注入效率的影响。结果表明,采用Al_(0.8)Ga_(0.2)N与In_(0.2)Ga_(0.8)N组成的应变补偿DBR可以更好地提高空穴注入效率,优化器件光电性能。

Al组分阶梯型渐变电子阻挡层深紫外LED性能研究

为减少电子泄漏改善发光性能,本文基于深紫外发光二极管(LED)提出了一种Al组分阶梯型渐变电子阻挡层(EBL)结构.通过数值研究,对比分析了不同EBL结构对深紫外LED发光性能的影响规律.结果表明,相较于传统EBL结构的深紫外LED(样品A),Al组分阶梯型渐变EBL结构的深紫外LED(样品B、样品C)最大内量子效率(IQE)分别提高了7.9%、14.2%,光输出功率(LOP)在200 mA下分别提升了73.3%、80.1%.这是因为Al组分阶梯型渐变EBL结构有效改善了EBL处极化效应引起的电场强度,进而减少了电子泄漏.

超晶格电子阻挡层周期数对AlGaN基深紫外发光二极管性能的影响

在AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LEDs)中设计了具有不同周期数的超晶格电子阻挡层(SL-EBL)结构,研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs发光效率、I-V特性、可靠性及有源区载流子复合机制的影响.研究结果表明,随着SL-EBL的周期数增加,DUV-LEDs的光输出功率(LOP)、外量子效率(EQE)和电光转换效率(WPE)均呈先上升后下降的趋势,同时泄漏电流减小,可靠性提升.当周期数为7时(厚度为28 nm),DUV-LEDs裸芯的EQE和WPE均达到最大值,在7.5 mA注入电流下分别为3.5%和3.2%.能带模拟结果证明了增加SL-EBL周期数可以有效提升电子势垒高度,而几乎不改变空穴势垒高度.然而,当SL-EBL超过一定厚度时,抑制了空穴向有源区的注入,导致EQE和WPE随SL-EBL周期数变化出现拐点.研究了SL-EBL周期数对DUV-LEDs载流子复合机制的影响,发现增加SL-EBL周期数可以有效地降低有源区内载流子非辐射复合.

新型电子阻挡层结构对蓝光InGaN发光二极管性能的提高(英文)

分别对3种不种电子阻挡层的蓝光AlGaN LED进行数值模拟研究。3种阻挡层结构分别为传统Al-GaN电子阻挡层,AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层和Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层。此外对这对三种器件的活性区的载流子浓度、能带图、静电场和内量子效率进行比较和分析。研究结果表明,相较于传统AlGaN和AlGaN-GaN-AlGaN两种电子阻挡层的LED,具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED具有较高的空穴注入效率、较低的电子外溢现象和较小的静电场(活性区)。同时,具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED的efficiency droop现象也得到一定的缓解。

利用倒梯矩形电子阻挡层降低深紫外激光二极管的电子泄露

为了有效降低深紫外激光二极管(DUV-LD)在有源区的电子泄露,提出了一种新颖的具有倒梯矩形的电子阻挡层(EBL)结构.通过使用Crosslight软件将矩形,梯矩形和倒梯矩形三种不同的结构进行仿真研究,比较三种结构器件的能带图、辐射复合率、电子空穴浓度、P-I以及V-I特性等,得出倒梯矩形EBL更能有效地抑制电子的泄露,从而改善了器件的光学和电学性能.

具有电子阻挡层的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器

为了降低2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的阈值电流并获得良好的温度特性,在p型波导层及限制层之间引入AlGaAsSb电子阻挡层。采用理论计算方法模拟了电子阻挡层对InGaAsSb/AlGaAsSb LD输出特性的影响。研究结果表明:电子阻挡层结构可有效减少2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的Auger复合,抑制量子阱中导带电子向p型限制层的溢出,降低器件的阈值电流,同时改善了温度敏感特性。

1 nm i-AlN电子阻挡层对AlGaN-UV-LED性能的影响

采用有机金属化学气相沉积法,在1μm氮化铝/蓝宝石衬底上制备了不同结构的AlGaN基多量子阱结构的深紫外发光二极管,其禁带边发光峰位为264 nm。使用透射扫描电镜对器件的结构进行了表征,测试了器件的光学和电学性能。通过分析电致发光谱得出:在器件活性区域和p型AlGaN盖层之间插入1 nm i-AlN电子阻挡层的样品其位于320 nm处的寄生发光峰能被有效抑制,该杂质峰主要是由于电子溢出至p型盖层,与处于Mg相关的受主深能级上的空穴复合所致。此外,验证了该电子阻挡层对发光特性具有一定的改善效果。通过优化UV-LED结构以及合理设定外延层的厚度参数,可以使其出光功率提高一个量级。

移去电子阻挡层对双蓝光波长LED性能的影响

采用数值分析方法进行模拟分析In Ga N/Ga N混合多量子阱中移去p-Al Ga N电子阻挡层对Ga N基双蓝光波长发光二极管(LED)性能的影响。结果发现,与传统的具有p-Al Ga N电子阻挡层的双蓝光波长LED相比,移去电子阻挡层能有效地改善电子和空穴在混合多量子阱活性层中的分布均匀性,实现电子空穴在各个量子阱中的均衡辐射。在小电流驱动时,移去电子阻挡层器件的发光功率要明显优于具有电子阻挡层的器件;而在大电流驱动时,电子阻挡层能有效地减少电子溢流,改善器件的发光效率。

电子阻挡层Al组分对GaN基蓝光激光二极管光电性能的影响

采用SiLENSe(Simulator of light emitters based on nitride semiconductors)软件仿真研究了Al_(x)In_(y)Ga_(1-x-y)N电子阻挡层(EBL)Al组分渐变方式对GaN基激光二极管(LD)光电性能的影响,实现了提高输出功率和电光转换效率的目的。文中提出的四种Al组分渐变方式分别是传统均匀组分、右阶梯渐变组分(0~0.07~0.16)、三角形渐变组分(0~0.16~0)、左阶梯渐变组分(0.16~0.07~0)。结果表明,与传统均匀组分EBL结构相比,Al组分阶梯渐变Al_(x)In_(y)Ga_(1-x-y)N EBL LD导带底的电子势垒显著提高,价带顶的空穴势垒降低。这主要是由于该结构能有效抑制电子泄漏和提高空穴注入效率,从而提高有源区载流子浓度,进而提高有源区辐射复合效率。当注入电流为0.48 A时,采用Al组分阶梯渐变Al_(x)In_(y)Ga_(1-x-y)N EBL结构能将器件开启电压从5.1 V降至4.9 V,光学损耗从3.4 cm^(-1)降至3.29 cm^(-1),从而使光输出功率从335 mW提高至352 mW,电光转换效率从12.5%提高至13.4%。此外,讨论了Al组分阶梯渐变EBL结构对GaN基蓝光LD光电性能的影响机制。该结构设计将为外延生长高功率GaN基LD提供实验数据和理论支撑。

TPD：CuPc LB薄膜电子阻挡层对电致发光的影响

ＴＰＤ：ＣｕＰｃ ＬＢ薄膜作为电子阻挡层被引入到ＩＴＯ／ＴＰＤ：ＣｕＰｃ／Ａｌｇ：ＤＣＭ１／Ａｌ电致发光器件中的ＰＰＶ和Ａｌｑ：ＤＣＭ１层之间，不含任何ＴＰＤ：ＣｕＰｃ层或仅含单层ＴＰＤ：ＣｕＰｃ且在较高直流电压（≥８Ｖ）驱动下的器件，它们的发射光谱同时来自ＰＰＶ（５１３ｎｍ）和Ａｌ：ＤＣＭ１（５９１ｎｍ）。相反。

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。

利用倒双阶渐变阶梯形电子阻挡层减少深紫外激光二极管的电子泄露

本文提出了用双阶渐变阶梯和倒双阶渐变阶梯形电子阻挡层(EBL)以减少AlGaN基深紫外激光二极管(DUV-LDs)在p型区的电子泄露,并用Crosslight软件模拟仿真了双阶渐变阶梯和倒双阶渐变阶梯形EBL结构的光电特性,结果发现:具有倒双阶渐变阶梯形EBL的激光器拥有比双阶渐变阶梯形EBL激光器更高的斜率效率(SE),更高的输出功率,更低的阈值电流和阈值电压,更高的有效势垒高度和更低的电子泄露.这意味着前者拥有更强的抑制电子泄露的能力.在与矩形EBL结构对比中发现,所提出的结构还提高了有源区载流子浓度和辐射复合速率,进一步提高了DUV-LDs的光电性能.

GaN基激光器电子阻挡层的优化分析

从载流子输运机制的角度,分析了影响GaN基激光器中有源区电流溢出的因素,对AlGaN电子阻挡层中Al组分和p型掺杂水平进行了优化.结果表明,当p型掺杂水平增高时,所需要的势垒高度减小,即Al组分减小.

三明治结构电子阻挡层中势阱深度对LED性能的影响

在LED中引入了Al0.1Ga0.9N-Al x Ga1-x N-Al0.1Ga0.9N多层电子阻挡层,并讨论结构中插入的势阱深度(即中间层Al x Ga1-x N的Al组分"x")的变化对LED性能带来的影响。研究发现,具有三明治结构电子阻挡层(EBL)的LED比传统LED具有更好的发光特性,并且其性能与电子阻挡层中的势阱深度密切相关。究其原因,一是由于电子阻挡层内部不同程度的晶格失配而引入的极化电场引起了电子阻挡层的有效势垒高度的不同;二是在于电子阻挡层中的势阱所产生的空穴聚集效应也会随着势阱深度的变化而变化。故而使得空穴注入效率和电子阻挡层对电子的限制作用在不同势阱深度的LED样品中有所不同。

电子阻挡层对UV LED芯片老化后反向漏电的影响

着重对紫外(UV)LED芯片的反向漏电进行研究,使用高Al组分的AlGaN材料作为LED外延结构中的电子阻挡层(EBL),旨在解决UV LED芯片在老化后的漏电问题。结果表明,高Al组分的AlGaN EBL凭借其足够高的势垒高度,可以有效降低电子泄漏水平,从而改善UV LED芯片在老化后的反向漏电问题。选取365~415 nm波段、量子阱禁带宽度为3.0~3.4 eV的外延片为研究对象,研究了EBL工艺对老化后芯片漏电性能的影响,得到AlGaN EBL的最佳Al组分为30%~40%,对应禁带宽度为4.0~4.3 eV。使用该方法制作的UV LED芯片在经过长时间老化后,其漏电流可以保持在1 nA以下,综合性能大幅提升。

基于阱式阶梯电子阻挡层的深紫外激光二极管性能研究

为有效降低深紫外激光二极管(DUV-LD)在有源区的电子泄露,提出了一种阱式阶梯电子阻挡层(EBL)结构。利用Crosslight软件对矩形、阶梯形和阱式阶梯形三种不同的结构分别进行了仿真研究,详细对比分析了三种结构器件的能带图、辐射复合率、电子空穴浓度、P−I以及V−I特性等,结果表明阱式阶梯EBL对电子的泄露抑制效果最好,从而使得器件的光学和电学性能得到优化。

电子阻挡层Al组分对Si衬底GaN基黄光LED内量子效率的影响

为了探究具有双层电子阻挡层设计的GaN基黄光LED中首层电子阻挡层(EBL-1)Al组分对内量子效率的影响以及其中载流子注入的主要物理机制,首先使用硅衬底GaN基黄光LED外延与芯片工艺,在外延过程中通过控制三甲基铝(TMAl)流量,分别获得EBL-1含有Al组分约20%、50%、80%的硅衬底GaN基黄光LED;随后使用半导体仿真软件Silvaco Atlas对这3种样品的实际测试内量子效率曲线进行拟合。结果表明,EBL-1中Al组分对内量子效率的影响主要体现在两方面:一是EBL-1的Al组分越高越有利于空穴从V形坑侧壁注入到多量子阱有源区;二是EBL-1中过高的Al组分会降低p型GaN晶体质量,导致空穴浓度下降;综合表现为Al组分约50%的EBL-1在这种双层电子阻挡层的设计下最有利于提高硅衬底GaN基黄光LED的内量子效率。

不同电子阻挡层的紫光LED特性研究

通过设计包括不同Al含量的单层p-AlGaN电子阻挡层与10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的三种紫光LED结构,利用APSYS软件理论模拟研究了400nm紫光LED的光电性能,并着重研究了电子阻挡层结构对紫光LED的光电性能的影响。APSYS软件的模拟结果显示,10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层对光输出功率(LOP)的提升优于单层p型AlGaN电子阻挡层。为验证理论模拟结果,使用MOCVD系统制备了三种紫光LED外延片,并将外延片加工成紫光芯片,分析了不同电子阻挡层对紫光LED光电性能的影响。实验的光电测试结果显示,带有10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的400nm紫光LED发光效率高于另外两种紫光LED,在输入20mA电流条件下,其光输出功率为21mW,具有商用价值。

具有Al组分V型渐变电子阻挡层的深紫外LED设计与分析

为了使基于AlGaN外延材料的深紫外发光二极管(DUV LED)的内量子效率(IQE)随驱动电流的增大而降低的幅度减小,有助于DUV LED在一个较大的驱动电流区间可以稳定地工作,提出并研究具有Al组分V型渐变P型电子阻挡层(P-EBL)结构的DUV LED。通过Crosslight APSYS软件对常规P型电子阻挡层(P-EBL)和Al组分V型渐变P-EBL结构DUV LED的能带、极化体电荷、电子电流、空穴浓度、内量子效率、输出功率和自发辐射光谱进行了数值研究。结果表明,在260 mA电流注入时,相比常规P-EBL结构,Al组分V型渐变P-EBL结构DUV LED的效率降低的幅度减小了5.86%,改善了DUV LED输出性能。根据数值模拟和分析,器件输出性能改善的原因是Al组分三角形渐变P-EBL沿生长方向产生的极化体电荷,抵消P-EBL与最后一个量子垒层异质结界面处存在的极化面电荷,从而减小了界面处的极化电场。