噴淋頭高度調(diào)節(jié)InGaN-GaN量子阱生長(zhǎng)及n-AlGaN電子阻擋層的模擬研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)，自發(fā)現(xiàn)之初就體現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛能。尤其在Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導(dǎo)體材料發(fā)現(xiàn)后，LED有了高效藍(lán)、綠光發(fā)光材料，應(yīng)用范圍進(jìn)一步得到了擴(kuò)展。目前，氮化鎵(GaN)基LED已廣泛應(yīng)用于LED的全彩顯示，交通燈等日常生活領(lǐng)域，并且可以制作白光LED，作為新一代固態(tài)照明的綠色光源。因此如何提高GaN基LED的性能成為研究的焦點(diǎn)。對(duì)于GaN基LED而言，主要可以通過(guò)兩種途徑來(lái)提高其性能，一是在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探究如何改變生長(zhǎng)條件

2、，提高生長(zhǎng)質(zhì)量以提高性能，二是通過(guò)優(yōu)化LED的結(jié)構(gòu)，達(dá)到優(yōu)化性能的目標(biāo)。
　　基于以上研究背景，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件，本論文主要做了噴淋頭高度對(duì)量子阱生長(zhǎng)的影響，以及電子插入層EBL對(duì)于LED性能的影響兩方面研究:
　　(1)利用Axitron CCS-MOCVD設(shè)備，調(diào)節(jié)噴淋頭高度分別為7、13、18及25 mm，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)InGaN/GaN量子阱，研究噴淋頭高度對(duì)InGaN/GaN量子阱生長(zhǎng)的影響。通過(guò)表征發(fā)現(xiàn)，

3、隨著噴淋頭高度的增加，樣品的表面形貌、界面質(zhì)量、阱壘層厚度、In組分以及PL光譜均發(fā)生了較大的變化，這主要是由于噴淋頭高度的變化，改變了反應(yīng)室內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)及反應(yīng)物濃度場(chǎng)的分布，從而使生長(zhǎng)的量子阱表面形貌、晶體質(zhì)量發(fā)生了較大的改變，同時(shí)由于噴淋頭高度的變化影響了反應(yīng)室內(nèi)預(yù)反應(yīng)的發(fā)生程度，導(dǎo)致量子阱的厚度及組分發(fā)生變化，進(jìn)而使樣品的PL譜也發(fā)生了改變。
　　(2)利用Apsys模擬軟件，對(duì)兩組有無(wú)n-AlGaN電子阻擋層的LED樣品

4、進(jìn)行模擬，通過(guò)比較樣品的能帶圖、載流子濃度分布圖、電致發(fā)光譜EL、電流-功率C-P曲線、內(nèi)量子效率IQE及電流-電壓I-V特性，探究了n-AlGaN電子阻擋層的優(yōu)異特性。研究發(fā)現(xiàn)，插入n-Al0.05Ga0.95N作為電子阻擋層EBL，使得LED有源層量子阱中載流子分布及濃度均發(fā)生了變化，從而提高了LED的光學(xué)及電學(xué)等各項(xiàng)性能。造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于EBL的插入，很好的將電子限制在了有源層量子阱中，并同時(shí)對(duì)空穴產(chǎn)生了一定限制作用，