分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復合電極結構AlGaN基深紫外LED器件的設計與制備.pdf

1、由于AlGaN、AlN材料相對較高的電阻率造成深紫外發(fā)光二極管(DUV LEDs)的電流擁堵問題更為嚴重，通常用于改善可見光LEDs電流分布的辦法并不一定適用于DUV LEDs器件。與此同時，較高的焦耳熱和低內(nèi)量子效率造成的非輻射熱，也導致DUV LEDs的自熱效應更加明顯。再加之p-GaN和p-AlGaN對紫外波段光的嚴重吸收，以及高Al組分AlGaN材料光學各向異性顯著，嚴重影響了DUV LEDs的出光效率。因此，在制備DUV LE

2、Ds時，需針對AlGaN材料的特殊性，對傳統(tǒng)的器件結構加以改進。為此，本論文結合計算與實驗，設計并制備了一種分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復合電極結構的倒裝DUV LED器件，以期能改善DUV LED器件的性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先通過傳輸矩陣的方法、光子追蹤法以及基于多物理場分析的APSYS軟件對DBR反射率、DUV LED器件的I-V特性、量子阱區(qū)電流分布情況及光提取效率進行模擬分析。結果表明，介質DBR+Al的復合

3、反射鏡能更有效的反射紫外波段光，這將有利于提高DUV LED的出光效率。而小面積金屬接觸電極（陣列電極）可使電流較為均勻地注入到量子阱區(qū)中。由此，我們設計了一種分布式布拉格反射與小面積金屬接觸復合電極結構，并將其應用于DUV LED器件中。通過器件仿真模擬發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的倒裝器件結構，我們所設計的復合電極結構器件具有良好的電流擴展性能和較高的光抽取效率;而由于引入了導熱性較差的DBR介質層，其器件溫度隨電流增大的幅度高于傳統(tǒng)結構。最終

4、在電流分布、自熱效應及出光增強這三種物理場之間的相互作用下，10um、20 um和30 um間距的復合電極結構器件的整體光輸出功率高于傳統(tǒng)結構的，而40um間距的則略低于傳統(tǒng)結構。當注入電流為60mA時，10um、20um和30um間距器件的光功率分別比傳統(tǒng)結構的提高了24.5％、30.5％和18.9％。進而，基于理論設計，我們采用金屬有機物氣相外延方法生長了發(fā)光波長為277nm的深紫外LED外延結構材料。利用廈門大學現(xiàn)有的實驗設備和條