InGaN-GaN多量子阱發(fā)光特性的研究.pdf

1、由于優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)，GaN基材料在微電子領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。GaN基材料是直接帶隙半導(dǎo)體材料，相比于間接帶隙半導(dǎo)體材料有更高的發(fā)光效率。而且通過調(diào)節(jié)GaN合金組分其禁帶寬度可以從0.7eV(InN)到6.28eV(AlN)變化，覆蓋了整個(gè)可見光范圍。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，已經(jīng)成功制備了藍(lán)、綠、紫外光LED器件，而且藍(lán)光LED已經(jīng)成為世界各大公司研究的重點(diǎn)。但是GaN材料和藍(lán)寶石襯底之間存在很大的晶格失配和熱失

2、配，在外延生長的時(shí)候晶體內(nèi)會存在很高的位錯、缺陷密度，這些位錯和缺陷形成非輻射復(fù)合中心從而導(dǎo)致器件發(fā)光效率降低。InN和GaN互溶度很低而且飽和蒸汽壓不同，所以在利用MOCVD生長InGaN/GaN多量子阱時(shí)，In組分在量子阱內(nèi)分布不均勻容易形成富In區(qū)局域態(tài)。目前普遍接受的觀點(diǎn)是由于這些局域態(tài)的存在限制了載流子向非輻射復(fù)合中心弛豫而提高了LED的發(fā)光效率，但是對InGaN/GaN多量子阱內(nèi)載流子的動力學(xué)機(jī)制和發(fā)光機(jī)制等還沒有完全認(rèn)識清

3、楚。本論文通過光致發(fā)光和電致發(fā)光等實(shí)驗(yàn)手段研究了InGaN/GaN多量子阱的溫度和功率依賴性性，探究其發(fā)光特性，主要內(nèi)容如下:
　　1.光致發(fā)光的溫度依賴性。在小激發(fā)功率下，隨著溫度增加峰位隨溫度出現(xiàn)了紅移-藍(lán)移-紅移即“S型”變化，這是因?yàn)镮n組分不均勻形成的局域態(tài)效果。在大激發(fā)功率下，峰位和半高寬出現(xiàn)了不同，這是因?yàn)樵诖蠊β氏戮钟驊B(tài)飽和，所以局域態(tài)高能級填充起主導(dǎo)作用。
　　2.光致發(fā)光的功率依賴性。在低溫下小功率范圍內(nèi)

4、，主要是屏蔽斯塔克效應(yīng)的過程，所以峰位藍(lán)移半高寬減小。在大功率下，峰位藍(lán)移半高寬增大的原因是載流子逐漸填充局域態(tài)高能級的過程。在室溫下，非輻射復(fù)合中心被激活，所以在小功率下非輻射復(fù)合起主導(dǎo)作用導(dǎo)致峰位紅移半高寬增大。
　　3.電致發(fā)光特性。在低溫和室溫大電流下，外加電場對量子阱產(chǎn)生很大的影響，使能帶傾斜加劇載流子容易泄露，因此出現(xiàn)了效率降低的現(xiàn)象。通過對變阻擋層厚度的研究，我們發(fā)現(xiàn)隨著阻擋層厚度的增加量子阱發(fā)光峰位發(fā)生紅移，這是因