大功率CaN基多量子阱結(jié)構(gòu)藍(lán)光LED性能優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、揚州人學(xué)碩士學(xué)位論文目錄摘要1Abstract11第一章緒論511引言512GaN基LED外延及芯片技術(shù)的研究現(xiàn)狀6121外延技術(shù)的發(fā)展61211鹵化物汽相外延(HVPE)技術(shù)71212分子束外延技術(shù)71213金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)8122芯片技術(shù)的發(fā)展813本文研究的背景和內(nèi)容9參考文獻(xiàn)，11第二章理論基礎(chǔ)1521量子效應(yīng)理論1522霍爾效應(yīng)1723能帶理論1824PN結(jié)模型理論18241平衡態(tài)PN結(jié)勢壘19242P

2、N結(jié)的正向注入1925APSYS軟件簡介19參考文獻(xiàn)21第三章LED量子阱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計2331引言2332設(shè)計模型2333結(jié)果與討論25331量子阱結(jié)構(gòu)壘中In含量不同25332量子阱結(jié)構(gòu)中壘寬度的不同26333量子阱結(jié)構(gòu)中阱的寬度不同28揚州人學(xué)碩十學(xué)位論文摘要在發(fā)光器件的研究制造中，最常用的是寬禁帶IIIV氮化物半導(dǎo)體材料，其最具有代表性的是氮化鎵。但由于GaN體單晶材料難以制備，所以在制備GaN薄膜時需要生長在其他襯底材料上面，最

3、常用的襯底材料有藍(lán)寶石，碳化硅和硅材料。在發(fā)光二極管的研究制造中，藍(lán)寶石襯底是用的最多且技術(shù)最成熟的材料。由于藍(lán)寶石為絕緣材料，所以必需在外延生長好的薄膜中刻蝕出N型GaN材料，以便后端電極的連接?；谶@種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，勢必造成電流聚集效應(yīng)而使得器件的發(fā)光發(fā)熱部位集中，降低了器件的可靠性。再次，電流橫向流動過程中霍爾效應(yīng)對器件發(fā)光效率造成了嚴(yán)重的影響，本文具體工作內(nèi)容如下：1利用APSYS半導(dǎo)體器件模擬仿真軟件對藍(lán)寶石襯底GaN基多量子阱

4、結(jié)構(gòu)LED進(jìn)行三維建模，并設(shè)計電極結(jié)構(gòu)為對角電極，模擬過程中所加載的驅(qū)動電流為20mA。在模擬分析過程中，分別對量子阱結(jié)構(gòu)中阱的寬度，壘的寬度以及壘中In含量的不同分別進(jìn)行了模擬運算，并對IV特性曲線，內(nèi)量子效率，自發(fā)發(fā)射光譜強度以及自發(fā)光譜主波長的紅移現(xiàn)象等參數(shù)進(jìn)行了分析比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根據(jù)LED器件不同的應(yīng)用需求，可以通過改變這三者中任何一個參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。2由于電子和空穴的遷移率相差較大，所以器件的發(fā)光就會比較集中，這樣也導(dǎo)致結(jié)

5、溫分布不均勻而降低了器件的可靠性。為了使這種現(xiàn)象得到改善，在模擬運算過程中對壘中分別進(jìn)行了不同濃度的N型摻雜。最后對IV特性，內(nèi)量子效率，自發(fā)發(fā)射光譜，電子濃度分布，空穴濃度分布進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)隨著壘中摻雜濃度的增加，器件的整體發(fā)光效率先變好，再變劣，其最佳濃度為5E16。3電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不僅可以改善電流聚集效應(yīng)，還可以使霍爾效應(yīng)對器件發(fā)光效率的負(fù)面影響得到一定程度的削弱。通過對對角電極，叉指電極以及筆者所設(shè)計的“田”字型電極器件