GaN基蓝光发光二极管峰值波长偏移的研究

通过对蓝光和红光发光二极管在直流和脉冲电流两种情况下进行变电流测试,对其峰值波长的偏移情况进行了深入的对比分析和研究,指出主要是热效应和极化效应两个因素造成蓝光LED的峰值波长发生偏移,并计算出热效应单独引起峰值波长偏移的温度系数为0.080 7nm/K,In0.2Ga0.8N/GaN发光二极管量子阱中的极化强度为3.765 0 MV/cm;分析还认为电流注入下多量子阱中载流子分布不均匀也是影响器件峰值波长的一个因素,并计算得到去除极化影响后量子阱中的场强,验证了在电流注入下多量子阱中载流子分布不均匀的结论。

电流拥挤效应对GaN基发光二极管可靠性的影响

文中报道了绝缘蓝宝石衬底上的GaN基发光二极管(LEDs)中,由于横向电阻的存在造成了靠近n型电极台面边缘局部区域电流拥挤,为此从焦耳热和金属电迁移两方面研究了电流拥挤效应对器件可靠性的影响,加速寿命实验结果表明:电流均匀扩展可以使可靠性得到有效改善。

抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究

针对发射到衬底中的光子,提出了一种具有抛物线型衬底结构的InGaN/GaN发光二极管,并对平面衬底和抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的光子运动轨迹、发射功率角度分布和外量子效率进行了模拟计算.结果表明相对于平面衬底发光二极管,抛物线型衬底发光二极管可以充分利用发射到衬底中的光子,使其正向光子发射功率增加12.6倍,外量子效率提高1.22倍,同时具有发射准平行光的功能.

GaAs吸收衬底生长的立方相GaN发光二极管的工艺设计与实现

利用光学薄膜原理 ,计算了采用晶片键合技术来提高以 Ga As为衬底的立方相 Ga N的出光效率的理论可行性 .以 Ni为粘附层 ,Ag为反射层的 Ni/ Ag/ Au薄膜体系可以使立方 Ga N的出光效率从理论上提高 2 .6 5倍左右 .实验结果证实 ,利用键合方法实现的以 Ni/ Ag/ Au作为反射膜的样品的光反射率比未做键合的 Ga N/ Ga As样品的光反射率在理论计算的 4 5 9.2 nm处提高了 2 .4倍 .

双波长InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光电特性

为了实现高显色指数和流明效率的白光发光二极管,在(0001)蓝宝石衬底上利用金属有机化学气相沉积系统,生长了双波长发射的InGaN/GaN多量子阱发光二极管结构.通过对不同In组分含量的双波长发射发光二极管结构的光致发光和电致发光性能进行分析,结果表明In组分含量对双波长发射发光二极管的光致发光谱的稳定性及发光效率有重要影响.此外,用双蓝光发射的芯片来激发YAG:Ce荧光粉实现了高显色指数白光发射.

GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。

GaN发光二极管表观电容极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。

GaN基发光二极管研究与进展

宽禁带 族氮化物基半导体 Ga N是最近研究比较活跃的半导体材料系 ,其高亮度发光二极管一出现即引起广泛的关注 ,并以惊人的速度实现了商品化。文章就 Ga N基半导体二极管的研制和发展概况 ,应用和市场前景 。

GaN基发光二极管合成照明光源的开发研究

GaN基发光二极管合成照明光源的流明效率与世界公认的200lm/W的目标相比还有较大的差距。详述了材料外延、管芯制作、器件封装以及系统开发应用、照明光源的关键技术的最新进展。

发光二极管路灯与高压钠灯能效比较分析

通过对发光二极管(LED)路灯现场测试,并在实验室进行数据验证,然后采用DIAlux软件模拟高压钠灯照度数据,与LED路灯进行能效分析比较,得出LED路灯的节能情况,为深圳市政府推广LED路灯提供数据参考。

X射线和重离子辐射对GaN基发光二极管的影响

针对航天军事核物理等应用环境,研究了白光光谱高能X射线和30MeV Si重离子辐射效应对蓝光InGaN/GaN多量子阱发光二极管的阈值电压、发光功率、发光波长及色坐标的影响,得出二极管阈值电压和发光功率随Si粒子注量的变化规律。对比研究结果指出,相比于辐射电离效应,辐射引起的位移效应、热峰效应和载流子移除效应是影响发光二极管特性的主要因素;重离子辐照对发光特性的影响早于电学特性,且辐射主要引起发光二极管色坐标Y分量的变化。

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性 ,由此可以同时测量结电容和串联电阻 ,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下 ,GaN二极管的结电容具有负值 ,并且测试频率越低 ,正向偏压越大 ,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子

用微结构压印提高GaN基发光二极管的输出光强

为了进一步提高GaN基发光二极管(LED)的出光效率,针对倒装焊GaN基发光二极管提出了一个在蓝宝石衬底出光面上引入二维微纳米阵列结构的新构想.根据这一构想,将微结构图形化压印和发光器件的封装有机地结合起来,利用一种简易可行的纳米压印-热硬化性聚合物压印技术,成功地制备出了带有微米级阵列超薄封装结构的LED.结果表明,这种带有微结构阵列LED的输出光强得到了明显增强,1mm×1mm大管芯GaN LED在350mA的直流电注入下的光功率比无微结构的LED提高了60%.这一成功为提高发光二极管的出光强度提供了一个有效的新途径.

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒对发光二极管内量子效率的影响

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒结构能有效提高发光二极管(LED)器件内量子效率,缓解LED效率随输入电流增大而衰减的问题.本文综述了该结构及其结构变化——In组分梯度递增以及渐变、GaN/In_xGa_(1-x)N界面极化率改变等对改善LED器件性能的影响及优势,归纳总结了不同结构的GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子垒的工作机理,阐明极化反转是该结构提高LED性能的根本原因.在综述该结构发展的基础之上,通过APSYS仿真计算,进一步探索和深入分析了该结构中In_xGa_(1-x)N层的In组分及其厚度变化对LED内量子效率的影响.结果表明:In组分的增加有助于在GaN/In_xGa_(1-x)N界面产生更多的极化负电荷,增加GaN以及电子阻挡层处导带势垒高度,减少电子泄漏,从而提高LED的内量子效率;但GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒中In_xGa_(1-x)N及GaN层厚度的变化由于会同时引起势垒高度和隧穿效应的改变,因而In_xGa_(1-x)N和GaN层的厚度存在一个最佳比值以实现最大化的减小漏电子,提高内量子效率.

侧壁粗化提高GaN基发光二极管出光效率的研究

采用工艺成熟且成本低廉的芯片技术实现侧壁粗化以提高GaN基发光二极管(LED)的出光效率是备受关注的研究课题.通过普通光刻技术和感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术在器件内部引入侧壁粗化结构,有效提高了LED芯片的出光效率.由于侧壁几何微元结构的改变,光线到达该界面位置处的全反射作用得到抑制而使芯片的出光总量增加.结果表明,注入电流为350 mA时,具有三角状侧壁粗化结构的LED芯片比传统LED芯片的输出光功率增加20.6%,出光效率提升20.5%,并且侧壁粗化后不会影响LED芯片的电学性能和发光稳定性.光强空间分布特性显示,发光强度的增加主要位于-35°^-20°和+20°^+35°的斜角范围内.

InGaN／GaN多量子阱蓝光发光二极管老化过程中的光谱特性

系统地研究了小注入电流(<4mA)下InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管的发光光谱特性在老化过程中的变化。对比老化前后的电致发光(EL)光谱,发现在注入电流1mA下的峰值波长(peak wavelength)和半高宽(FWHM)随老化时间增加而减小,变化过程分两个阶段:前期(<100h)减小速度较快,而后逐渐变缓,呈现出与LEDs的发光光功率一致的变化规律,说明LEDs的等效极化电场在老化过程中减弱,这一变化和量子阱内缺陷的增加有明确的关系。通过电学特性测量发现同一结电压(Vj=1.8V)下的结电容Cj和由交流小信号I—V方法计算得到的注入电流1mA下的结电压Vj随老化时间增加而增大,明确了在同等小注入电流下量子阱内的载流子浓度随老化过程增加。分析表明在老化过程中InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管量子阱内的缺陷及其束缚的载流子数量增加,形成了增强的极化电场屏蔽效应,减弱的等效极化电场导致了量子阱的能带倾斜变小,带边辐射复合能量增大,能态密度增多,对应的发光过程的峰值波长变短(蓝移),半高宽变窄。

低In组分量子阱垒层AlGaN对GaN基双蓝光波长发光二极管性能的影响

采用数值分析方法对含有低In组分AlGaN垒层InGaN/GaN混合多量子阱双蓝光波长发光二极管进行模拟分析.结果表明,这种AlGaN量子阱垒层能有效改善电子和空穴在混合多量子阱活性层中的分布均匀性及减少电子溢出,实现电子空穴在各个量子阱中的平衡辐射,减弱了双蓝光波长发光二极管的效率衰减.此外,通过改变AlGaN量子阱垒层的Al组分,调控双蓝光波长发光二极管发射光谱的稳定性:当Al组分为0.08时,双蓝光波长发光二极管的光谱在小电流和大电流下较稳定,而Al组分为0.09时,光谱只在40～100 mA电流范围内较稳定.

垒层p型掺杂量的分布对InGaN基发光二极管性能的影响

采用APSYS软件分析了InGaN基发光二极管的垒层中p型掺杂量的分布及其作用.结果表明,当所有的p型掺杂量集中于最后一个垒层时,发光二极管的发光强度最大,大注入电流下的效率衰减量最小.其主要原因是优化了垒层中p型掺杂量的分布有利于电子限制和空穴注入.

ZnO/GaN异质结发光二极管光谱改善研究进展

ZnO缺陷发光及ZnO/GaN界面发光严重降低了n-ZnO/p-GaN发光二极管的性能。本文概述n-ZnO/p-GaN异质结的结构和发光存在的问题,详细介绍该方面的最新研究成果。通过引入界面层、利用量子限制效应等技术,使n-ZnO/p-GaN发光二极管的光谱质量和发光效率得到改善。

在侧壁形成导热膜的GaN基发光二极管

研制了一种在侧壁形成导热膜的GaN基发光二极管(LED),其中导热层由氮氧化铝形成,导热层外再覆盖一保护层,保护层选自氧化物、氮化物或氟化物。对LED进行电流加速老化实验,分析输出功率随老化时间的变化关系,可以看到侧壁形成导热膜的GaN基LED的输出功率衰减缓慢。实验表明由于氮氧化铝膜具有良好的导热性,其可以有效地耗散发光部分产生的热量,因此在器件侧壁形成AlON导热膜可以改善GaN基LED的输出特性并提高器件的可靠性。