高稳定性ZnO∶Ga/InGaN异质结微型绿光发光二极管

绿光光源可广泛应用于固态照明、可见光通信、电子显示、光遗传学等领域。相比于蓝光LED,高性能低维绿色发光器件的设计与制备受限于绿光效率低(Green gap)和高注入电流下效率下降(Efficiency droop)两个主要问题的困扰。本文采用化学气相沉积方法(CVD)生长镓掺杂的氧化锌微米线(ZnO∶Ga MW),结合p型InGaN衬底制备了n-ZnO∶Ga MW/p-InGaN异质结发光二极管。该器件的输出波长为540 nm,半峰宽约为32 nm,在相对较大的注入电流下,器件发光峰位、半峰宽等发光特征参数没有明显的变化,且相对外量子效率(REQE)在较大电流下呈现出相对较小的下降,体现了较高的发光稳定性。此外,利用金纳米薄膜改善了ZnO∶Ga微米线与InGaN衬底间的接触,实现了结区界面的优化,成功提高了发光二极管的发光强度。实验结果表明,采用n-ZnO∶Ga微米线结合p-InGaN衬底构筑的异质结可用于制备高稳定性高亮度的微型绿光发光二极管。

InGaN基LED中极化效应对发光特性的影响

主要利用电致发光的实验手段,研究了极化效应对InGaN基LED器件发光特性的影响。实验中发现,InGaN基LED器件的峰位随注入电流的增加产生了先蓝移后红移的现象,蓝光和绿光LED分别蓝移3 nm和8 nm;而AlGaInP基红光LED器件的峰位仅红移。进一步研究发现,InGaN基LED的外量子效率在注入电流为50 mA处开始剧烈下降,AlGaInP基LED的外量子效率在100 mA处才开始缓慢下降,并且两者呈现不同的下降规律。通过与模拟结果对比发现,InGaN基LED的效率在下降开始阶段与俄歇复合引起的效率下降规律类似。以上实验结果表明,InGaN基LED器件中存在极化电场,且该极化电场会对LED器件的效率衰减产生促进作用。