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Influence of barrier thickness on the structural and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum wells 被引量:2
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作者 梁明明 翁国恩 +4 位作者 张江勇 蔡晓梅 吕雪芹 应磊莹 张保平 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第5期328-332,共5页
The structural and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) with different barrier thick-nesses are studied by means of high resolution X-ray diffraction (HRXRD), a cross-sectional transmissio... The structural and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) with different barrier thick-nesses are studied by means of high resolution X-ray diffraction (HRXRD), a cross-sectional transmission electron mi-croscope (TEM), and temperature-dependent photoluminescence (PL) measurements. HRXRD and cross-sectional TEM measurements show that the interfaces between wells and barriers are abrupt and the entire MQW region has good periodic- ity for all three samples. As the barrier thickness is increased, the temperature of the turning point from blueshift to redshift of the S-shaped temperature-dependent PL peak energy increases monotonously, which indicates that the localization po- tentials due to In-rich clusters is deeper. From the Arrhenius plot of the normalized integrated PL intensity, it is found that there are two kinds of nonradiative recombination processes accounting for the thermal quenching of photoluminescence, and the corresponding activation energy (or the localization potential) increases with the increase of the barrier thickness. The dependence on barrier thickness is attributed to the redistribution of In-rich clusters during the growth of barrier layers, i.e., clusters with lower In contents aggregate into clusters with higher In contents. 展开更多
关键词 ingan/gan multiple quantum wells barrier thickness thermal quenching localization potential
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Evaluation of polarization field in InGaN/GaN multiple quantum well structures by using electroluminescence spectra shift 被引量:1
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作者 陈平 赵德刚 +8 位作者 江德生 杨静 朱建军 刘宗顺 刘炜 梁锋 刘双韬 邢瑶 张立群 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期221-224,共4页
In order to investigate the inherent polarization intensity in InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) structures,the electroluminescence(EL) spectra of three samples with different GaN barrier thicknesses of 21.3 nm, 11... In order to investigate the inherent polarization intensity in InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) structures,the electroluminescence(EL) spectra of three samples with different GaN barrier thicknesses of 21.3 nm, 11.4 nm, and 6.5 nm are experimentally studied. All of the EL spectra present a similar blue-shift under the low-level current injection,and then turns to a red-shift tendency when the current increases to a specific value, which is defined as the turning point.The value of this turning point differs from one another for the three InGaN/GaN MQW samples. Sample A, which has the GaN barrier thickness of 21.3 nm, shows the highest current injection level at the turning point as well as the largest value of blue-shift. It indicates that sample A has the maximum intensity of the polarization field. The red-shift of the EL spectra results from the vertical electron leakage in InGaN/GaN MQWs and the corresponding self-heating effect under the high-level current injection. As a result, it is an effective approach to evaluate the polarization field in the InGaN/GaN MQW structures by using the injection current level at the turning point and the blue-shift of the EL spectra profiles. 展开更多
关键词 ingan/gan multiple quantum well(mqw) POLARIZATION FIELD ELECTROLUMINESCENCE spectra SHIFT electron leakage current
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Carrier Dynamics Determined by Carrier-Phonon Coupling in InGaN/GaN Multiple Quantum Well Blue Light Emitting Diodes
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作者 曹盛 吴小明 +1 位作者 刘军林 江风益 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2019年第2期92-95,共4页
Phonon sidebands in the electrolumiescence(EL) spectra of InGaN/GaN multiple quantum well blue light emitting diodes are investigated. S-shaped injection current dependence of the energy spacing(ES) between the zero-p... Phonon sidebands in the electrolumiescence(EL) spectra of InGaN/GaN multiple quantum well blue light emitting diodes are investigated. S-shaped injection current dependence of the energy spacing(ES) between the zero-phonon and first-order phonon-assisted luminescence lines is observed in a temperature range of 100–150 K.The S-shape is suppressed with increasing temperature from 100 to 150 K, and vanishes at temperature above200 K. The S-shaped injection dependence of ES at low temperatures could be explained by the three stages of carrier dynamics related to localization states:(i) carrier relaxation from shallow into deep localization states,(ii) band filling of shallow and deep localization states, and(iii) carrier overflow from deep to shallow localization states and to higher energy states. The three stages show strong temperature dependence. It is proposed that the fast change of the carrier lifetime with temperature is responsible for the suppression of S-shaped feature.The proposed mechanisms reveal carrier recombination dynamics in the EL of InGaN/GaN MQWs at various injection current densities and temperatures. 展开更多
关键词 CARRIER Dynamics Determined Carrier-Phonon Coupling ingan/gan multiple quantum Well BLUE Light EMITTING DIODES
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Analysis of localization effect in blue-violet light emitting InGaN/GaN multiple quantum wells with different well widths
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作者 李翔 赵德刚 +15 位作者 江德生 杨静 陈平 刘宗顺 朱建军 刘炜 何晓光 李晓静 梁锋 刘建平 张立群 杨辉 张源涛 杜国同 龙衡 李沫 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期498-502,共5页
Four blue-violet light emitting InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) structures with different well widths are grown by metal–organic chemical vapor deposition. The carrier localization effect in these samples is i... Four blue-violet light emitting InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) structures with different well widths are grown by metal–organic chemical vapor deposition. The carrier localization effect in these samples is investigated mainly by temperature-dependent photoluminescence measurements. It is found that the localization effect is enhanced as the well width increases from 1.8 nm to 3.6 nm in our experiments. The temperature induced PL peak blueshift and linewidth variation increase with increasing well width, implying that a greater amplitude of potential fluctuation as well as more localization states exist in wider wells. In addition, it is noted that the broadening of the PL spectra always occurs mainly on the low-energy side of the PL spectra due to the temperature-induced band-gap shrinkage, while in the case of the widest well, a large extension of the spectral curve also occurs in the high energy sides due to the existence of more shallow localized centers. 展开更多
关键词 ingan/gan multiple quantum wells localization effect well thickness
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Fabrication and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diodes with amorphous BaTiO_3 ferroelectric film
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作者 彭静 吴传菊 +6 位作者 孙堂友 赵文宁 吴小锋 刘文 王双保 揭泉林 徐智谋 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第6期504-509,共6页
BaTiO3 (BTO) ferroelectric thin films are prepared by the sol,el method. The fabrication and the optical properties of an InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diode (LED) with amorphous BTO ferroelectric... BaTiO3 (BTO) ferroelectric thin films are prepared by the sol,el method. The fabrication and the optical properties of an InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diode (LED) with amorphous BTO ferroelectric thin film are studied. The photolumineseence (PL) of the BTO ferroelectric film is attributed to the structure. The ferroeleetric film which annealed at 673 K for 8 h has the better PL property. The peak width is about 30 nm from 580 nm to 610 nm, towards the yellow region. The mixed electroluminescence (EL) spectrum of InGaN/GaN multiple quantum well LED with 150-nm thick amorphous BTO ferroelectric thin film displays the blue-white light. The Commission Internationale De L'Eclairage (CIE) coordinate of EL is (0.2139, 0.1627). EL wavelength and intensity depends on the composition, microstructure and thickness of the ferroelectric thin film. The transmittance of amorphous BTO thin film is about 93% at a wavelength of 450 nm-470 nm. This means the amorphous ferroelectrie thin films can output more blue-ray and emission lights. In addition, the amorphous ferroelectric thin films can be directly fabricated without a binder and used at higher temperatures (200 ℃-400 ℃). It is very favourable to simplify the preparation process and reduce the heat dissipation requirements of an LED. This provides a new way to study LEDs. 展开更多
关键词 ingan/gan multiple quantum well light emitting diodes ferroelectric film BaTiO3 optical properties
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硅基InGaN/GaN多量子阱微盘器件的发光、探测和数据传输
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作者 秦飞飞 卢雪瑶 +6 位作者 王潇璇 吴佳启 曹越 张蕾 樊学峰 朱刚毅 王永进 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期978-985,共8页
光源和探测器的集成可有效促进轻量化和小型化光电系统的发展,InGaN/GaN多量子阱器件中发光与探测共存现象为收发一体芯片的设计提供了可能。本文采用标准半导体工艺制备了硅片上集成的圆盘形InGaN/GaN多量子阱阵列器件,并对其发光、探... 光源和探测器的集成可有效促进轻量化和小型化光电系统的发展,InGaN/GaN多量子阱器件中发光与探测共存现象为收发一体芯片的设计提供了可能。本文采用标准半导体工艺制备了硅片上集成的圆盘形InGaN/GaN多量子阱阵列器件,并对其发光、探测以及基本通信特性进行了研究。微盘型器件中的共振模式有助于提升其探测特性,同时各向同性的辐射特性有助于器件作为光源时与探测器在空间上的耦合。作为光源,该器件的开启电压为2.5 V,中心波长455 nm,-3 dB带宽为5.4 MHz。作为探测器,该器件对紫外到蓝光波段的光有响应,探测性能随波长增加而减弱,截止波长450 nm。在365 nm光源激发下,该器件具有最高开关比7.2×10^(4),下降沿时间为0.41 ms。同时,基于单个微盘器件,本文构建并演示了半双工通信系统,在不同频段实现数据传输。这项研究对于电驱动光源制备以及收发一体的光通信具有重要意义。 展开更多
关键词 硅基ingan/gan 多量子阱器件 发光与探测 半双工通信
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The enhancement of light-emitting efficiency using GaN-based multiple quantum well light-emitting diodes with nanopillar arrays
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作者 万图图 叶展圻 +8 位作者 陶涛 谢自力 张荣 刘斌 修向前 李毅 韩平 施毅 郑有炓 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第8期679-682,共4页
The quest for higher modulation speed and lower energy consumption has inevitably promoted the rapid development of semiconductor-based solid lighting devices in recent years. GaN-based light-emitting diodes (LEDs) ... The quest for higher modulation speed and lower energy consumption has inevitably promoted the rapid development of semiconductor-based solid lighting devices in recent years. GaN-based light-emitting diodes (LEDs) have emerged as promising candidates for achieving high efficiency and high intensity, and have received increasing attention among many researchers in this field. In this paper, we use a self-assembled array-patterned mask to fabricate InGaN/GaN multi- quantum well (MQW) LEDs with the intention of enhancing the light-emitting efficiency. By utilizing inductively coupled plasma etching with a self-assembled Ni cluster as the mask, nanopillar arrays are formed on the surface of the InGaN/GaN MQWs. We then observe the structure of the nanopillars and find that the V-defects on the surface of the conventional structure and the negative effects of threading dislocation are effectively reduced. Simultaneously, we make a comparison of the photoluminescence (PL) spectrum between the conventional structure and the nanopillar arrays, achieved under an experimental set-up with an excitation wavelength of 325 mm. The analysis demonstrates that MQW-LEDs with nanopillar arrays achieve a PL intensity 2.7 times that of conventional LEDs. In response to the PL spectrum, some reasons are proposed for the enhancement in the light-emitting efficiency as follows: 1) the improvement in crystal quality, namely the reduction in V-defects; 2) the roughened surface effect on the expansion of the critical angle and the attenuated total reflection; and 3) the enhancement of the light-extraction efficiency due to forward scattering by surface plasmon polariton modes in Ni particles deposited above the p-type GaN layer at the top of the nanopillars. 展开更多
关键词 nanopillar arrays ingan/gan multiple quantum wells quantum efficiency
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通过诱导载流子的V坑传输提升GaN基绿光LED的空穴注入效率
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作者 张东皓 杨东锴 +2 位作者 徐畅 刘信佑 包立君 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期800-808,共9页
为了提升GaN基多量子阱LED的空穴注入效率,设计了具有不同最后势垒层结构的GaN基多量子阱外延结构,并将其制备为绿光mini-LED发光芯片,利用低温电致发光光谱、电流电压特性测试对其载流子传输机制进行了研究。结果表明,在采用AlGaN或GaN... 为了提升GaN基多量子阱LED的空穴注入效率,设计了具有不同最后势垒层结构的GaN基多量子阱外延结构,并将其制备为绿光mini-LED发光芯片,利用低温电致发光光谱、电流电压特性测试对其载流子传输机制进行了研究。结果表明,在采用AlGaN或GaN/AlN最后势垒层的样品中,有更多载流子可以传输到深层量子阱,空穴注入效率获得提升。本文对这一现象中的载流子运输机制以及V坑缺陷在其中所起的作用进行了研究,发现这种提升主要来自空穴V坑注入比例的增大。实验还发现,过大的V坑注入比例也会造成非辐射复合率上升,从而抑制了AlGaN最后势垒层样品的电光转换效率。 展开更多
关键词 发光二极管 最后势垒层 空穴注入 ingan/gan多量子阱 V坑
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Carrier transport via V-shaped pits in InGaN/GaN MQW solar cells
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作者 刘诗涛 全知觉 王立 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期558-563,共6页
Carrier transport via the V-shaped pits (V-pits) in InGaN/GaN multiple-quantum-well (MQW) solar cells is numer- ically investigated. By simulations, it is found that the V-pits can act as effective escape paths fo... Carrier transport via the V-shaped pits (V-pits) in InGaN/GaN multiple-quantum-well (MQW) solar cells is numer- ically investigated. By simulations, it is found that the V-pits can act as effective escape paths for the photo-generated carriers. Due to the thin barrier thickness and low indium composition of the MQW on V-pit sidewall, the carriers entered the sidewall QWs can easily escape and contribute to the photocurrent. This forms a parallel escape route for the carries generated in the fiat quantum wells. As the barrier thickness of the fiat MQW increases, more carriers would transport via the V-pits. Furthermore, it is found that the V-pits may reduce the recombination losses of carriers due to their screening effect to the dislocations. These discoveries are not only helpful for understanding the carrier transport mechanism in the InGaN/GaN MQW, but also important in design of the structure of solar cells. 展开更多
关键词 V-shaped pits ingan/gan multiple-quantum-well solar cells carrier transport
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InGaN/GaN量子阱垒层和阱层厚度对GaN基激光器性能的影响及机理 被引量:6
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作者 周梅 赵德刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期316-321,共6页
采用LASTIP软件研究了InGaN/GaN(In组分为15%)量子阱垒层和阱层厚度对GaN基蓝紫光激光器性能的影响及机理.模拟计算结果表明,当阱层太薄或太厚时,GaN基激光器的阈值电流增加、输出功率下降,最优的阱层厚度为4.0 nm左右;当阱层厚度太薄时... 采用LASTIP软件研究了InGaN/GaN(In组分为15%)量子阱垒层和阱层厚度对GaN基蓝紫光激光器性能的影响及机理.模拟计算结果表明,当阱层太薄或太厚时,GaN基激光器的阈值电流增加、输出功率下降,最优的阱层厚度为4.0 nm左右;当阱层厚度太薄时,载流子很容易泄漏,而当阱层厚度太厚时,极化效应导致发光效率降低,研究还发现,与垒层厚度为7 nm相比,垒层厚度为15 nm时激光器的阈值电流更低、输出功率更高,因此适当地增加垒层厚度能显著抑制载流子泄漏,从而改善激光器性能. 展开更多
关键词 gan基激光器 ingan/gan量子阱 垒层和阱层厚度
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InGaN/GaN多量子阱的变温发光特性研究 被引量:1
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作者 孔令民 李鼎 +4 位作者 张野芳 宿刚 薛江蓉 姚建明 吴正云 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期909-912,共4页
采用低压金属有机化学沉积方法制备了InGaN/GaN多量子阱。变温PL测量发现,量子阱发光强度具有良好的温度稳定性,随着温度升高(10~300K),发光强度只减小到1/3左右。分析认为,InGaN/GaN多量子阱的多峰发光结构是由多量子阱的组分及阱宽... 采用低压金属有机化学沉积方法制备了InGaN/GaN多量子阱。变温PL测量发现,量子阱发光强度具有良好的温度稳定性,随着温度升高(10~300K),发光强度只减小到1/3左右。分析认为,InGaN/GaN多量子阱的多峰发光结构是由多量子阱的组分及阱宽的不均匀引起的。随着温度升高,GaN带边及量子阱的光致发光均向低能方向移动,但与GaN带边不同,量子阱发光峰值变化并不与通过内插法得到的Varshni经验公式相吻合,而是与InN带边红移趋势一致,分析了导致这种现象的可能因素。还分析了量子阱发光寿命随温度升高而减小的原因。 展开更多
关键词 ingan/gan多量子阱 光致发光 时间分辨谱
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红橙光InGaN/GaN量子阱的结构与光学性质研究
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作者 苏辉 张荣 +8 位作者 谢自力 刘斌 李毅 傅德颐 赵红 华雪梅 韩平 施毅 郑有炓 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期747-750,共4页
采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长了具有高In组分InGaN阱层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构,高分辨X射线衍射(HRXRD)ω-2θ扫描拟合得到阱层In含量28%。比较大的表面粗糙度表明有很大的位错密度。室温下光致荧光(PL)研究发现该... 采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长了具有高In组分InGaN阱层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构,高分辨X射线衍射(HRXRD)ω-2θ扫描拟合得到阱层In含量28%。比较大的表面粗糙度表明有很大的位错密度。室温下光致荧光(PL)研究发现该量子阱发射可见的红橙光,峰位波长在610 nm附近。变温PL(15~300 K)进一步揭示量子阱在低温下有两个发光机制,对应的发射峰波长分别为538 nm和610 nm。由于In分凝和载流子的局域化导致的载流子动力改变,使得量子阱PL发光峰值随温度增加呈明显的"S"变化趋势。 展开更多
关键词 ingan/gan多量子阱 金属有机化学气相沉积 光致荧光谱 原子力显微镜 红橙光
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InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究 被引量:3
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作者 刘诗涛 王立 +5 位作者 伍菲菲 杨祺 何沅丹 张建立 全知觉 黄海宾 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期63-69,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 ingan/gan多量子阱 发光二极管 载流子泄漏 量子效率
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极化效应对InGaN/GaN多量子阱结构光电特性的影响 被引量:5
14
作者 路慧敏 陈根祥 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期266-271,共6页
通过求解修正的基于k.p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下InGaN/GaN多量子阱的能带结构和自发辐射谱。计算结果表明,极化效应使InGaN/GaN多量子阱结构的带边由方形势变成三角形势,使导带和价带间的带... 通过求解修正的基于k.p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下InGaN/GaN多量子阱的能带结构和自发辐射谱。计算结果表明,极化效应使InGaN/GaN多量子阱结构的带边由方形势变成三角形势,使导带和价带间的带隙宽度减小导致发光峰值波长红移,并使电子和空穴的分布产生空间分离从而减小发光效率。同时,随着InGaN/GaN多量子阱结构阱层In组分的增多或阱层宽度的增加,极化效应带来的发光峰值波长红移效果进一步增强。 展开更多
关键词 ingan/gan 极化效应 多量子阱 自发辐射谱
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阱宽和垒厚对InGaN/GaN多量子阱结构光电特性的影响 被引量:2
15
作者 路慧敏 陈根祥 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期696-700,共5页
通过求解修正的基于k.p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下的不同阱宽和垒厚的InGaN/GaN多量子阱导带和价带的能带结构,并计算了不同多量子阱结构的自发辐射谱。仿真结果表明:阱宽和垒厚对InGaN/GaN多... 通过求解修正的基于k.p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下的不同阱宽和垒厚的InGaN/GaN多量子阱导带和价带的能带结构,并计算了不同多量子阱结构的自发辐射谱。仿真结果表明:阱宽和垒厚对InGaN/GaN多量子阱结构的光电子学特性有很大的影响。随着阱宽和垒厚的增加,InGaN/GaN多量子阱结构的辐射峰值波长出现一定程度的红移,辐射强度也有所降低。极化效应产生的极化电场能够减小InGaN/GaN多量子阱结构导带和价带间的带隙宽度,并使电子和空穴的分布产生空间分离。与不考虑极化效应的结果对比得出,在极化效应的影响下,InGaN/GaN多量子阱结构的光电子学特性对阱宽和垒厚的依赖性增强。 展开更多
关键词 多量子阱 ingan/gan 极化效应 自发辐射谱
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InGaN/GaN量子阱太阳能电池研究进展 被引量:2
16
作者 赖萌华 张保平 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期652-664,共13页
InGaN/GaN量子阱太阳能电池在扩宽氮化物半导体太阳能电池光谱响应和提高电池效率方面有较大优势,近几年来受到了广泛关注.本文回顾了InGaN/GaN量子阱电池发展历程,论述了量子阱区域结构设计和外界条件对InGaN/GaN量子阱电池效率的影响... InGaN/GaN量子阱太阳能电池在扩宽氮化物半导体太阳能电池光谱响应和提高电池效率方面有较大优势,近几年来受到了广泛关注.本文回顾了InGaN/GaN量子阱电池发展历程,论述了量子阱区域结构设计和外界条件对InGaN/GaN量子阱电池效率的影响,介绍了为提高InGaN/GaN量子阱电池效率所进行的关键工艺技术研究,总结了实现高效InGaN/GaN量子阱电池需要解决的问题和可能解决方案,为高效InGaN/GaN量子阱电池的实现提供参考. 展开更多
关键词 ingan/gan量子阱 太阳能电池 氮化物半导体 gan ingan
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InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控 被引量:1
17
作者 侯彩霞 郑新和 +2 位作者 彭铭曾 杨静 赵德刚 《半导体光电》 北大核心 2017年第5期709-713,共5页
InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要。采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发... InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要。采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响。较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关。同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的"S"形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率。 展开更多
关键词 ingan/gan多量子阱 金属有机化学气相沉积 光致发光 高分辨X射线衍射
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硅衬底生长的InGaN/GaN多层量子阱中δ型硅掺杂n-GaN层对载流子复合过程的调节作用 被引量:1
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作者 周之琰 杨坤 +2 位作者 黄耀民 林涛 冯哲川 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1722-1729,共8页
为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题,使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量,提取并分析了使用该方... 为了解决在单晶硅衬底上生长的InGaN/GaN多层量子阱发光二极管器件发光效率显著降低的问题,使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为n型层释放多层界面间的张应力。采用稳态荧光谱及时间分辨荧光谱测量,提取并分析了使用该方案前后的多层量子阱中辐射/非辐射复合速率随温度(10~300K)的变化规律。实验结果表明引入δ-Si掺杂的n-GaN层后,非辐射复合平均激活能由(18±3)meV升高到(38±10)meV,对应非辐射复合速率随温度升高而上升的趋势变缓,室温下非辐射复合速率下降,体系中与阱宽涨落有关的浅能级复合中心浓度减小,PL峰位由531nm左右红移至579nm左右,样品PL效率随温度的衰减受到抑制。使用周期性δ型Si掺杂的GaN取代Si均匀掺杂的GaN作为生长在Si衬底上的InGaN/GaN多层量子阱LED器件n型层,由于应力释放,降低了多层量子阱与n-GaN界面、InGaN/GaN界面的缺陷密度,使得器件性能得到了改善。 展开更多
关键词 ingan/gan多层量子阱 光致荧光 时间分辨荧光谱 硅衬底
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垒层p型掺杂量的分布对InGaN基发光二极管性能的影响
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作者 刘超 李述体 +1 位作者 仵乐娟 王海龙 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第2期60-63,共4页
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... 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. 展开更多
关键词 发光二极管 gan ingan 多量子阱
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蓝光激光器结构中InGaN/GaN多量子阱界面效应的精细光致发光光谱研究
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作者 王滔 刘建勋 +4 位作者 葛啸天 王荣新 孙钱 宁吉强 郑昌成 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1179-1185,共7页
金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时,在GaN势垒层生长的N_(2)载气中引入适量H_(2),能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。本工作利用光致发光(PL)光谱技术,对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发... 金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时,在GaN势垒层生长的N_(2)载气中引入适量H_(2),能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。本工作利用光致发光(PL)光谱技术,对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征,研究了通H_(2)生长对量子阱界面的调控效应及其发光效率提升的物理机制。室温PL光谱结果显示,GaN势垒层生长载气中引入2.5%的H_(2)使InGaN/GaN多量子阱的发光效率提升了75%、发光峰的峰位蓝移了17 meV、半峰宽(FWHM)减小了10 meV。通过功率依赖的PL光谱特征分析,我们对InGaN/GaN量子阱中的量子限制Stark效应(QCSE)和能带填充(Band Filling)效应进行了清晰的辨析,发现了发光峰峰位和峰宽的光谱特征主要受QCSE效应影响,H_(2)的引入能够大幅度降低QCSE效应,并且确定了QCSE效应被完全屏蔽情况下的发光峰能量为2.75 eV。温度依赖的PL光谱数据揭示了通H_(2)生长量子阱结构中显著减弱的载流子局域化行为,显示界面质量提高有效降低了限制势垒的能量波动,从而导致更窄的发光峰半峰宽。PL光谱强度随温度的变化规律表明,通H_(2)生长并不改变量子阱界面处的非辐射复合中心的物理本质,却能够显著减少非辐射复合中心的密度,有助于提升量子阱的发光效率。通过时间分辨PL光谱分析,发现通H_(2)生长会导致量子阱结构中更短的载流子辐射复合寿命,但不影响非辐射复合寿命。载流子复合寿命的变化特征进一步确认了通H_(2)生长对量子阱结构中QCSE效应和非辐射复合中心的影响规律。综合所有PL光谱分析结果,我们发现通H_(2)生长能够提高InGaN/GaN多量子阱的界面质量、显著减弱应力效应(更弱的QCSE效应)、降低限制势垒的能量波动以及减少界面处非辐射复合中心的密度,从而显著提升量子阱的发光效率。该研究工作充分显示了PL光谱技术对半导体量子结构发光性能的精细表征能力,光谱分析结果能够为InGaN/GaN多量子阱生长提供有价值的参考。 展开更多
关键词 ingan/gan多量子阱 光致发光光谱 量子限制Stark效应 载流子局域化 载流子复合寿命
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