GaN基LED效率衰减问题研究报告
《GaN基LED不同功能层的MOCVD生长及其性能研究》范文
《GaN基LED不同功能层的MOCVD生长及其性能研究》篇一一、引言近年来，GaN基LED作为新型光源技术，凭借其高效、高亮度和长寿命等特点，已广泛应用于各种照明、显示及背光领域。
随着科学技术的不断发展，如何进一步优化和提高GaN基LED的器件性能已成为行业关注的重点。
本论文针对GaN基LED不同功能层的MOCVD生长过程及性能进行深入探讨。
二、GaN基LED结构与功能层概述GaN基LED主要由n型GaN层、发光层和p型GaN层等构成。
其中，n型GaN层负责电子的注入，发光层为GaN基LED的核心部分，p型GaN层则负责空穴的注入。
这些功能层的材料和结构直接决定了LED的性能。
三、MOCVD生长技术MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）是一种常用的生长GaN基LED功能层的技术。
该技术通过将金属有机化合物和氢气等气体在高温、高压环境下反应，从而在衬底上生长出高质量的GaN材料。
四、不同功能层的MOCVD生长研究（一）n型GaN层的MOCVD生长n型GaN层的生长需要选择合适的掺杂剂，如硅（Si）等。
在MOCVD生长过程中，通过调整生长温度、气体流量和掺杂剂浓度等参数，可以获得具有良好导电性能的n型GaN层。
（二）发光层的MOCVD生长发光层是GaN基LED的核心部分，其质量直接决定了LED 的光学性能。
在MOCVD生长过程中，需要控制好生长温度、V/III比（气相中Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的比率）以及生长压力等参数，以保证发光层材料的晶体质量和光学性能。
（三）p型GaN层的MOCVD生长p型GaN层的生长需要使用镁（Mg）等掺杂剂。
在MOCVD 生长过程中，需要优化掺杂浓度和生长温度等参数，以获得具有良好导电性能的p型GaN层。
同时，还需要注意减少氧杂质对p 型GaN层的影响，以提高LED的发光效率。
五、性能研究本部分将对不同功能层生长的GaN基LED的性能进行研究和分析。
通过测试LED的发光效率、亮度、色温等指标，评估不同功能层材料和结构对LED性能的影响。
GaN基LED光电性能的研究开题报告
GaN基LED光电性能的研究开题报告一、选题背景和意义随着现代科技的快速发展，LED技术日益成熟和普及，已经广泛应用于照明、显示、通信等诸多领域。
其中，GaN基LED由于其高效、长寿命、低功耗等优点，在可见光和紫外光领域得到了广泛关注和应用。
光电性能是LED技术发展中重要的研究方向之一，探究GaN基LED的光电性能，对于提高其结构设计和性能优化具有重要意义。
二、研究内容和方法本文将重点研究GaN基LED的光电性能。
其中包括以下几个方面：1. 材料体现的基本光电性能，例如吸收光谱、发射光谱等。
2. 结构参数对光电性能的影响，例如厚度、掺杂浓度等。
3. 加载条件对光电性能的影响，例如温度、电场等。
为了实现以上目标，本文将使用以下方法：1. 使用紫外-可见吸收光谱测量设备，分析样品在不同波长下的吸光率和透过率，确定样品的能带结构和光吸收特性。
2. 利用电化学腐蚀技术制备GaN基LED样品，并采用激光扫描共聚焦扫描显微镜、X射线衍射仪等表征方法，分析不同结构参数对LED性能的影响。
3. 使用常规半导体物理实验系统，通过改变LED样品的边界条件，例如温度、电场等载荷参数，研究其对光电性能的影响。
三、预期结果和意义通过对GaN基LED的光电性能的研究和分析，本文预期得出以下几个结论：1. 材料参数对LED光电性能的影响是显著的，其中包括材料的厚度、掺杂浓度等。
2. 不同载荷条件下，LED的性能参数存在一定的变化规律。
3. 对于实际的GaN基LED应用，研究这些光电性能可以有效指导LED产品的设计和生产，以提高其性能和应用的效果。
四、研究计划和进度安排本文研究的计划和进度安排如下：1. 第一年：对GaN基LED的光电性能进行初步分析和研究，确定进一步深入研究的方向和内容。
2. 第二年：进行更为详细和精细的实验研究，包括材料参数和载荷条件对LED性能的影响等方面的研究。
3. 第三年：总结和分析实验结果，并撰写研究报告及论文，进行公开发表。
表面微结构提高垂直结构gan基led光萃取效率的研究
表面微结构提高垂直结构gan基led光萃取效率的研究1. 引言1.1 概述在当前的光电子领域中，氮化镓（GaN）基LED作为一种重要的光源，具有诸多优越性能。
然而，由于GaN材料本身特性以及结构等因素的限制，其光萃取效率相对较低，阻碍了其在实际应用中的更广泛推广和应用。
为了提高垂直结构GaN基LED的光萃取效率，研究人员们广泛关注和探索了各种改进方法。
其中，表面微结构优化被认为是一种有效且可行的策略。
通过引入合适的表面微结构设计，可以调控光在GaN材料内部的传播方向和分布规律，从而最大程度地提高光被提取出来的概率。
1.2 文章结构本文将系统研究表面微结构如何影响垂直结构GaN基LED的光萃取效率。
文章主要包括以下几个部分：- 引言：概述本研究的背景和意义，并介绍文章整体结构。
- 垂直结构GAN基LED光萃取效率的研究：介绍GaN基LED的相关知识和光萃取效率的重要性，以及表面微结构对光萃取效率的影响。
- 研究方法与实验设计：详细描述用于研究的材料准备、制备过程，以及测量和分析方法等关键信息。
- 实验结果与讨论：展示并分析表面微结构优化对光萃取效率的影响结果，同时探讨不同表面微结构对光电性能的改善，并解释其他因素对垂直结构GAN基LED光萃取效率的影响。
- 结论与展望：总结本研究的主要工作成果，并提出存在问题以及未来研究方向的展望。
1.3 目的本研究旨在通过对垂直结构GaN基LED的表面微结构进行优化，提高其光萃取效率。
通过系统实验和分析，我们将探索不同表面微结构对光萃取效果的影响，并揭示该过程中涉及到的物理机制。
这将为进一步优化GaN基LED器件设计提供有价值且可行的策略。
2. 垂直结构GAN基LED光萃取效率的研究2.1 GAN基LED简介垂直结构的氮化镓（GaN）基LED（发光二极管）是一种重要的固态照明源。
GaN材料具有较高的电子能带隙和优良的导电性能，可用于制造高亮度、高效率的LED器件。
GaN基LED结构优化的研究中期报告
GaN基LED结构优化的研究中期报告
本研究旨在优化GaN基LED的结构，以提高其发光效率、稳定性和可靠性。
在前期研究的基础上，我们进行了以下工作：
1.优化掺杂层结构：通过改变掺杂的浓度和位置，我们设计了一种
新的掺杂层结构，可以有效增加注入区域的电子和空穴浓度，从而提高
发光效率。
2.优化p-电极结构：我们改变了p-电极的材料和厚度，使其在导电
性和透明性之间取得了平衡。
同时，我们还采用了一些优化技术，如工
艺改进，以提高电极的稳定性。
3.优化金属层结构：我们设计了一种新的金属层结构，可以富集电
子和增强光学耦合效应。
通过调整金属层的厚度和材料，我们可以实现
更高的光提取效率。
4.优化结构厚度：我们研究了GaN基LED的不同结构厚度对器件性能的影响。
通过调整不同层的厚度，我们可以实现更高的电子和空穴注
入效率，并且可以减少厚度不一致性引起的晶格缺陷。
经过这些优化工作，我们成功地设计出了一种新的GaN基LED结构，将其与传统结构进行了比较。
实验结果表明，新的LED结构具有更高的
发光效率和稳定性，显示出较低的漏电流和更好的色彩性能。
我们计划
进一步研究和优化这种LED结构，并在实际应用中实现其商业化。
GaN基系统集成LED器件研究以及相关应用的开题报告
GaN基系统集成LED器件研究以及相关应用的开题报告标题：GaN基系统集成LED器件研究以及相关应用的开题报告研究背景：随着能源的消耗和环境的污染越来越严重，节能环保成为了全球的共识。
其中，照明领域是一个能够大量节能的领域，因为全球照明消耗约占电力总消耗的20%以上。
因此，高效、低耗的LED照明技术已经成为了照明技术的主流。
GaN基系统集成LED器件具有较高的发光效率、较长的寿命和低能耗优势，被广泛应用于室内和室外照明、汽车照明、背光源等领域。
但是，目前GaN基系统集成LED器件的制备工艺和性能仍然存在一些问题，需要继续深入研究和探讨。
研究内容：本研究将围绕GaN基系统集成LED器件的制备工艺和性能开展研究，主要包括以下方面：1. 研究不同的GaN基材料制备工艺，探讨其对系统集成LED器件性能的影响。
比较研究多晶GaN和单晶GaN材料的性能差异。
2. 研究不同的GaN基系统集成LED器件结构设计，探讨其对器件性能的影响。
比较研究常见的p-n结、量子阱结构和超晶格结构的性能差异。
3. 对制备的GaN基系统集成LED器件进行表征和性能测试，包括发光效率、发光强度、波长等参数的测试以及器件寿命的测试，并与文献报道的数据进行对比分析。
4. 适用于制备GaN基系统集成LED器件的新工艺的探索和优化。
例如，采用纳米级别的制备工艺、分子束外延技术等，来提升器件的性能和稳定性。
研究意义：本研究将通过对不同制备工艺、结构和材料的分析，对GaN基系统集成LED器件的性能进行深入研究和探讨。
同时，通过新工艺的探索和优化，将有望提升GaN基系统集成LED器件的性能和稳定性，为LED照明技术的发展做出贡献。
参考文献：1. Wu, J., Walukiewicz, W., Yu, K. M., et al. (2002). Surprising materials science of Mg in GaN. Applied Physics Letters, 80(24), 4741-4743.2. Han, J., Yang, J., Ji, W., et al. (2015). GaN-based light-emitting diodes: materials, performance and applications. Progress in Quantum Electronics, 37, 57-119.3. Hua, P., Wang, G. T., Zhang, W. J., et al. (2017). Recent development of GaN-based LEDs on patterned sapphire substrates. Journal of Semiconductors, 38(8), 083001.4. Yang, Z., Zhang, S., Zhang, J., et al. (2018). Enhanced quantum efficiency of InGaN/GaN multiple quantum well light-emitting diodes grown on nanocone-arrayed sapphire substrates. Nanoscale Research Letters, 13(1), 227.。
GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告
GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告
在GaN基材料的质量和LED光电性能的研究中期报告中，研究人员可以针对以下方面进行报告：
1. GaN基材料的制备和表征：报告中可以介绍GaN基材料的制备方法以及制备过程中遇到的问题及解决方案，并对制备的GaN基材料进行表征，包括表面形貌、晶体结构、光学和电学性质等方面的测量和分析结果。
2. GaN LED器件制备和性能测试：报告中可以介绍GaN LED器件的制备方法和工艺步骤，包括外延生长、光刻、金属沉积等。
同时，对制备的GaN LED器件进行光电性能测试，包括电学测试、光学测试、发光波长及亮度等性能测量结果并与已有文献进行对比和分析。
3. 材料和器件的优化：根据对GaN基材料和LED器件性能测试的结果和分析，研究人员可以针对其不足之处进行优化。
例如对外延生长条件以及制备工艺进行优化，进一步提高晶体质量和器件性能。
4. 未来工作计划：根据目前的研究进展和研究结果的分析，报告中应该提出下一步的研究计划和目标。
例如，进一步优化材料和器件的性能，探究更多的制备和测试方法，拓展GaN材料在其他领域的应用等。
总之，中期报告应该对目前的研究进展进行系统和详细的说明，提出具体和切实可行的研究计划和目标，有利于研究整个过程的管理和顺利推进研究工作。
gan基绿光led芯片电流加速失效机理研究
gan基绿光led芯片电流加速失效机理研究Gan基绿光LED芯片电流加速失效机理研究随着高速电子电路应用的不断发展，高温、高压条件下的电流加速失效一直是绿光LED芯片行业中存在的一个难题。
它不仅影响了LED芯片的性能，而且也会影响其寿命。
因此，研究gan基绿光LED芯片的电流加速失效机理已成为研究者的热门话题。
首先，电流加速失效是由于高压下绿光LED芯片内部的电荷移动速度加快而引起的。
而gan基绿光LED芯片的特殊结构使其特别容易受到这种影响。
这是因为，gan基绿光LED芯片的p-n结构具有更大的穿透层厚度，而电荷穿透层厚度越厚，电荷移动时间就越长，从而导致电荷移动速度减慢。
此外，gan基绿光LED芯片的发光特性也会影响它的电流加速失效机理。
这是因为，gan基绿光LED芯片的发光效率比普通的绿光LED芯片要高，但是它的发光波长范围较窄，所以它的发光谱线上的电流分布会发生变化，从而影响电流加速失效机理。
此外，gan基绿光LED芯片的接触点也会影响它的电流加速失效机理。
高压下，由于接触点的不均匀及有限耐压性，gan基绿光LED芯片的电流分布会大大发生改变，从而使电流加速失效机理发生变化。
最后，gan基绿光LED芯片的电流加速失效机理还受到其电路设计的影响。
由于gan基绿光LED芯片的电路设计要求较高，其功率损耗也会相应增加，从而影响电流加速失效机理。
综上所述，gan基绿光LED芯片的电流加速失效机理是由诸多因素决定的。
它的特殊结构使其特别容易受到高压下的影响，而它的发光特性、接触点和电路设计也会影响它的电流加速失效机理。
因此，为了提高gan基绿光LED 芯片的可靠性，研究者需要对其电流加速失效机理进行深入分析，以改善其可靠性。
光子晶体提高GaN基LED出光效率的研究进展
LI Tianbao, LIAN G Jian, XU Bingshe
( College of Mater ials Science and Engineer ing, Taiyuan Univer sity of Technology, Taiyua n 030024, CHN)
Abstr act: P hotonic cr yst als ( PCs) have at t ract ed much at t ent ion during t he last decade as a solut ion t o overcome t he low extr act ion efficiency of as2grown light2emit t ing diodes ( LEDs) . In this review, t he underlying physics mechanism for enhancing the extr act ion efficiency of GaN2 based LEDs by using t he PCs str ucture is descr ibed. Based on analyzing t he par amet ers of different st ruct ur es, lat tice const ants and highness of various PCs, several novel PC LEDs are int roduced and progresses obt ained in t hese decades are present ed.
GaN基LED发光效率提高方法研究-中科院硕士论文
分类号密级UDC 编号中国科学院研究生院硕士学位论文论文题目： GaN基LED发光效率提高方法研究作者：张扬指导教师李晋闽研究员中国科学院半导体研究所申请学位级别工学硕士学科专业名称微电子学与固体电子学论文提交日期 2008年6月论文答辩日期 2008年6月培养单位中国科学院半导体研究所学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席蔡树军研究员中国科学院研究生院硕士学位论文论文题目：GaN基LED发光效率提高方法研究张扬作者：_________________________李晋闽研究员中科院半导体研究所指导教师：单位：论文提交日期：2008年 05月 23日培养单位：中国科学院半导体研究所学位授予单位：中国科学院研究生院答辩委员会主席：2GaN基LED发光效率提高方法研究Studies on the Luminous Efficiency Improvement of GaN-based Light Emitting Diodes研究生姓名：张扬指导教师姓名：李晋闽中国科学院研究生院北京100083，中国Master Degree Candidate： Zhang YangSupervisor： Li JinminInstitute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences Graduate School of the Chinese Academy of SciencesBeijing 100083，P.R.CHINA中国科学院半导体研究所硕士学位论文GaN基LED发光效率提高方法研究独 创 性 说 明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国科学研究院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
gan基led能效的研究进展
２０２０年２月第３１卷㊀第１期照明工程学报ＺＨＡＯＭＩＮＧＧＯＮＧＣＨＥＮＧＸＵＥＢＡＯＦｅｂ.㊀２０２０Ｖｏｌ ３１㊀Ｎｏ １ＧａＮ基ＬＥＤ能效的研究进展李梦梅ꎬ胡小玲ꎬ郭伟玲(北京工业大学光电子技术教育部重点实验室ꎬ北京㊀１０００２０)摘㊀要:目前ＧａＮ已成为制作发光二极管(ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅꎬＬＥＤ)的主流材料ꎬＧａＮ基ＬＥＤ在照明和超越照明应用中占有不可替代的重要地位ꎮ随着ＬＥＤ外延和芯片技术的提升ꎬＬＥＤ的能效也得到了快速的提升ꎮ本文介绍了影响ＬＥＤ光源能效的因素ꎻ叙述了影响ＬＥＤ能效的内量子效率(ｉｎｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬＩＱＥ)和外量子效率(ｅｘｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬＥＱＥ)的提升技术ꎬ阐述了ＧａＮ基ＬＥＤ能效的提升进程ꎬ最后对ＬＥＤ能效的未来发展进行了总结与展望ꎮ关键词:ＧａＮ基发光二极管ꎻ能效ꎻ内量子效率ꎻ外量子效率中图分类号:ＴＮ３８３＋ １㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀ＤＯＩ:１０ ３９６９∕ｊ ｉｓｓｎ １００４￣４４０Ｘ ２０２０ ０１ ００２ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＥｎｅｒｇｙＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ｂａｓｅｄＬＥＤｓＬＩＭｅｎｇｍｅｉꎬＨＵＸｉａｏｌｉｎｇꎬＧＵＯＷｅｉｌｉｎｇ(ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｂꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００２０Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｔｐｒｅｓｅｎｔꎬＧａＮｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇＬＥＤｓ.ＧａＮ￣ｂａｓｅｄＬＥＤｏｃｃｕｐｉｅｓａｎｉｒｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｌｉｇｈｔｉｎｇａｎｄｂｅｙｏｎｄｌｉｇｈｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.ＴｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＬＥＤｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓ.ＳｅｃｏｎｄｌｙꎬＴｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＬＥＤｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｓｅｐａｒａｔｅｌｙ.ＮｅｘｔꎬｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ｂａｓｅｄＬＥＤｓｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ.ＦｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＬＥＤｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓꎻｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻｉｎｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻｅｘｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ基金项目:国家自然科学基金(批准号:１１６７４０１６)引言ＬＥＤ是一种固态光源[１]ꎮ凭借能耗低㊁响应快㊁体积小等特点ꎬ已经广泛应用于指示灯㊁显示器㊁一般照明等领域[２－４]ꎮ自ＧａＮＬＥＤ产生以来ꎬ随着人们研究的深入和科学技术的发展ꎬＬＥＤ的研发技术得到不断的创新和突破ꎬ其能效快速地提升ꎮ能效即光电转换效率ꎬ是输入的电功率转换成辐射功率的效率ꎬ高能效是发光器件追求的目标ꎮ对于白炽灯而言ꎬ其发光机制是热辐射ꎬ光电转换效率约为５％ꎬ光效约为１０~１５ｌｍ/Ｗ[５ꎬ６]ꎮ虽然荧光灯的紫外光辐射较高ꎬ但荧光粉的转换效率较低ꎬ限制了其高光效的实现ꎬ其光电转换效率约为２０％~２５％ꎬ光效为５０~８５ｌｍ/Ｗ[５]ꎮ相比白炽灯和荧光灯ꎬＬＥＤ光电转换效率已经达到４０％~８０％ꎬ产品光效高达１００~１５０ｌｍ/Ｗ[７ꎬ８]ꎮ凭借其高能效和高光效ꎬＬＥＤ已逐渐代替传统光源成为新一代光源ꎮ１㊀影响ＬＥＤ光源能效的因素ＬＥＤ从外延到最后制成应用系统依次需要经过第３１卷第１期李梦梅等:ＧａＮ基ＬＥＤ能效的研究进展９㊀外延生长㊁芯片制备㊁器件封装㊁系统控制驱动这四个过程ꎬ每个过程都会影响ＬＥＤ光源的能效ꎮＬＥＤ光源的能效受驱动装置㊁封装㊁热效率与固定和光学系统的影响ꎬ如图１所示ꎮ从封装的ＬＥＤ角度ꎬ提升电注入效率㊁内量子效率(ＩＱＥ)㊁外量子效率(ＥＱＥ)㊁荧光粉效率和散射效率能达到提升ＬＥＤ光源能效的目的ꎮ内量子效率指单位时间内从有源区发出的光子数与注入有源区的电子数的比值ꎮ外量子效率是指是单位时间内出射到自由空间的光子数与注入电子数的比值ꎮ外量子效率等于内量子效率与光提取效率的乘积ꎬ光提取效率是指单位时间内有源区发出的光子数与逸出到自由空间光子数的比例ꎮ图１㊀影响ＬＥＤ光源能效的因素Ｆｉｇ １㊀ＦａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＬＥＤｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｓ２㊀提升ＬＥＤ内量子效率的研究内量子效率主要取决于多量子阱内载流子的辐射复合率ꎬ其受到多量子阱的生长质量㊁载流子的限制㊁量子限制斯塔克效应等[９]因素的限制ꎮ研究者们通过图形化衬底外延技术㊁电子阻挡层技术㊁纳米柱器件结构等提高内量子效率ꎮ２ １㊀图形化衬底外延技术ＧａＮ基蓝光和绿光ＬＥＤ通常在ｃ面蓝宝石衬底上外延ＩｎＧａＮ/ＧａＮ多量子阱ꎬ但是蓝宝石衬底与ＧａＮ外延层之间存在较大的晶格失配(失配率约为１６％)和热失配(失配率约为２６％)[１０ꎬ１１]ꎬ导致ＧａＮ外延层在生长的过程中产生高达１０９~１０１２ｃｍ－２的位错密度ꎬ进而形成非辐射复合中心ꎬ降低ＬＥＤ的ＩＱＥ和寿命[１２]ꎮ图形化蓝宝石衬底技术是在蓝宝石上做出微米级甚至纳米级的图形结构ꎬ一方面通过诱导ＧａＮ横向外延来降低蓝宝石衬底与ＧａＮ外延层的位错密度ꎬ提高晶体质量[１３ꎬ１４]ꎻ另一方面图形化蓝宝石衬底上的图案能够散射有源区发射的光子ꎬ增加光子逸出到体外的概率ꎬ从而增加光提取效率ꎮ主要是通过湿法腐蚀和干法刻蚀ꎬ形成凹槽形㊁半球形㊁圆锥形㊁梯形等ꎮ２０１６年Ｈｓｕｅｈ等[１５]制备的梯形蓝宝石衬底ＬＥＤꎮ在３５０ｍＡ的注入电流下光输出功率为２５４ｍＷꎬ比平面蓝宝石衬底ＬＥＤ高６１ ８％ꎮ２０１７年Ｈｕａｎｇ等[１６]在ｃ面蓝宝石衬底上采用新型自组装网状Ｐｔ薄膜作为掩膜版制备了纳米空腔型蓝宝石衬底ꎬ蓝宝石衬底与ＧａＮ层的交界面如图２所示ꎮ其结构与平面衬底ＬＥＤ相比ꎬ具有更低的压应力ꎬ光输出功率增加了４５％ꎮ２０１９年Ｘｉｎｇ等[１７]提出了ＳｉＯ２复合圆锥型的蓝宝石衬底结构如图３所示ꎮ并制备了圆锥型蓝宝石衬底器件作对比ꎬ通过计算特定ＧａＮ外延区域的位错数来估计整体ＧａＮ外延层的位错密度ꎬ普通型圆锥型的位错密度降至５ ７ˑ１０７ｃｍ－３ꎬ而复合型的位错密度大幅度下降至８ ５ˑ１０６ｃｍ－３ꎬ位错密度比普通型减少了一个数量级ꎬ光输出功率增加了３０％ꎮ复合型衬底可以有效地避免在侧壁区域生长的ＧａＮ与衬底ｃ面区域生长的ＧａＮ相结合而产生的缺陷ꎬ提高外量子效率ꎮ综上所述ꎬ图形化衬底可以减少ＧａＮ外延的压应力㊁位错密度ꎬ提高晶体质量ꎬ增加光输出功率ꎬ进而提高外量子效率ꎮ图２㊀蓝宝石衬底与ＧａＮ层交界面:(ａ)ＳＥＭ图ꎻ(ｂ)ＴＥＭ图[１６]Ｆｉｇ ２㊀ＩｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅａｎｄＧａＮｌａｙｅｒ:(ａ)ＳＥＭｇｒａｐｈꎻ(ｂ)ＴＥＭｇｒａｐｈ[１６]图３㊀ＳｉＯ２复合型圆锥蓝宝石结构[１７]Ｆｉｇ ３㊀ＳｉＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｅｓａｐｐｈｉｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[１７]２ ２㊀电子阻挡层技术由于ＧａＮ基ＬＥＤ空穴具有较高的有效质量和较低的迁移率ꎬ导致空穴在最后一个量子垒和ｐ￣ＧａＮ之间堆积ꎬ难以有效的输运到有源区ꎮ而电子具有较低的有效质量ꎬ其迁移率比空穴高一个数量级ꎬ１０㊀照明工程学报２０２０年２月电子的运输比空穴更为有效ꎬ致使有源区内电子和空穴分布不平衡ꎬ导致ＩＱＥ较低ꎮ为了平衡有源区内电子和空穴分布ꎬ增加Ｐ区空穴浓度是最直接的方法ꎮ然而ꎬＰ区掺杂的Ｍｇ热电离能很高导致激活率很低ꎬ过高的Ｍｇ掺杂会产生自补偿效应[１８]ꎮ另一种方法是在多量子阱结构后加入电子阻挡层(ＥＢＬ)ꎬ抑制电子泄漏ꎬ减缓有源区内电子空穴分布的不平衡ꎮ传统的电子阻挡层是Ｐ￣ＡｌＧａＮ层ꎬ由于其阻挡电子的作用较弱ꎬ电子很容易跃过阻挡层到达ｐ￣ＧａＮ区ꎬ与空穴发生复合形成电子漏电流ꎮ在大电流下漏电流现象更严重ꎮ近年来ꎬ有研究者提出了渐变Ａｌ组分电子阻挡层的概念ꎮ２０１４年Ｌｉｕ等[１９]进行了渐变Ａｌ组分与传统ｐ￣ＡｌＧａＮＥＢＬ的对比研究ꎬ结构如图４所示ꎮ在变电流测试下ꎬ沿生长方向Ａｌ组分递减的ＥＢＬꎬ输出光功率最大ꎬ随着电流的增大ＥＱＥ下降的最少ꎮ沿生长方向Ａｌ组分递减的ＥＢＬ改进了传统的ＥＢＬꎬ抑制了有源区电子空穴分布不平衡ꎬ缓解了ｄｒｏｏｐ效应ꎮ２０１９年Ｐｒａｓａｄ等[２０]又进一步研究了渐变Ａｌ组分的ＥＢＬꎬ设计了双侧阶梯型渐变Ａｌ组分ＥＢＬ结构如图５所示ꎮ在电流密度为２００Ａ/ｃｍ２时ꎬ该结构的ＩＱＥ高达９６％ꎬ相比传统结构提升了３１ ５％ꎬ输出光功率提高了３倍ꎮ在０~２００Ａ/ｃｍ２的变电流密度下ꎬＩＱＥ仅下降５％ꎬ但是传统ＥＢＬ结构却下降了７０％ꎮ此结构有效增加了内量子效率ꎬ减少了ｄｒｏｏｐ效应ꎮ２０１７年曾思明等[２１]研究了ｐ￣ＡｌＧａＮ/ＩｎＧａＮ超晶格结构的ＥＢＬꎬ如图６所示ꎮ研究表明组分渐变超晶格ＥＢＬ结构ꎬ在２００ｍＡ注入电流下ꎬ光输出功率和内量子效率比传统ｐ￣ＡｌＧａＮＥＢＬ提高了５２ ８％和５３ ８％ꎮ此结构电子势垒从最后一个量子垒逐渐上升到ｐ￣ＧａＮꎬ成功抑制了一部分电子泄漏ꎮ综上ꎬ渐变Ａｌ组分和超晶格结构ＥＢＬ都可以缓解有源区载流子分布的不平衡ꎬ抑制电子泄漏ꎬ增加有源区内的辐射复合率ꎬ提高了ＩＱＥꎬ减小ｄｒｏｏｐ效应ꎮ其中超晶格结构对ＩＱＥ的提升更为明显ꎬ但工艺更为复杂ꎮ２ ３㊀纳米柱器件结构有研究表明纳米柱结构是释放量子阱层应变㊁提升内量子效率的有效方法[２２]ꎮ纳米柱结构穿过了有源区使得有源区的表面体积增大ꎬ从而有效降低了量子图４㊀渐变Ａｌ组分ＥＢＬ的ＬＥＤ结构[１９]Ｆｉｇ ４㊀ＬＥＤｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｇｒａｄｕａｌＡｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔＥＢＬ[１９]图５㊀双侧阶梯Ａｌ组分渐变ＥＢＬ的ＬＥＤ结构[２０]Ｆｉｇ ５㊀ＬＥＤｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｓｔｅｐｐｅｄＡｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔＥＢＬｏｎｂｏｔｈｓｉｄｅｓ[２０]图６㊀超晶格ＥＢＬ结构的ＬＥＤ[２１]Ｆｉｇ ６㊀ＬＥＤｗｉｔｈｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅＥＢＬｓｔｒｕｃｔｕｒｅ[２１]阱内部的部分应力ꎬ因而降低了压电电场ꎬ减少了量子限制斯塔克效应ꎬ提升了ＩＱＥꎮ２０１６年黄华茂等[２３]研究纳米柱高度对内量子效率的影响ꎬ结构如图７所示ꎬ发现纳米柱刻蚀到ｎ￣ＧａＮ时才能有效的提高内量子效率ꎮ这为后续研究奠定了工作基础ꎮ同年ꎬ南京大学智婷等[２４]采用紫外印压技第３１卷第１期李梦梅等:ＧａＮ基ＬＥＤ能效的研究进展１１㊀术制备出了纳米柱阵列结构ＬＥＤꎬ估算出ＩｎＧａＮ/ＧａＮ多量子阱纳米柱结构可获得７０％的驰豫ꎬ量子阱内部的应力得以释放ꎬ大大减弱了量子限制斯塔克效应ꎮ２０１８年Ａｌ￣Ｋｈａｎｂａｓｈｉ等[２５]优化了纳米柱参数ꎬ研究发现纳米柱直径在１０００ｎｍꎬ柱体之间的距离小于１０００ｎｍ时ꎬ内量子效率最高ꎬ能够在荧光显微镜下观察到高亮度的蓝光ꎮ纳米柱结构虽然可以释放多量子区域的部分压应力ꎬ增加内量子效率ꎬ但是在刻蚀纳米柱的过程中ꎬ容易对多量子区域造成损伤ꎬ因此选择小损伤的制备方式就显得尤为重要ꎮ图７㊀纳米柱结构的ＬＥＤ[２３]Ｆｉｇ ７㊀Ｎａｎｏ￣ｐｉｌｌａｒｅｄＬＥＤ[２３]３㊀提升ＬＥＤ外量子效率的研究ＧａＮＬＥＤ的内量子效率已经达到８０％以上[２６]ꎬ外量子效率仍较低ꎬ为获得ＧａＮ基ＬＥＤ的高ＥＱＥꎬ必须提高光提取效率ꎬ其仍有较大的提升空间ꎮ研究者们提出电流阻挡层技术㊁表面粗化技术㊁光子晶体技术等来优化提高ＬＥＤ的光提取效率ꎮ３ １㊀电流阻挡层技术电流阻挡层(ｃｕｒｒｅｎｔｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒꎬＣＢＬ)是Ｐ电极正下方ꎬ透明导电层与ｐ￣ＧａＮ之间形成的一层绝缘介质ꎮ它能够阻挡电流向Ｐ电极正下方流动ꎬ减小正下方有源区的电流密度ꎬ从而减小Ｐ电极吸收㊁反射有源区产生的光子进而减少光损失ꎮ另一方面电流阻挡层缓解了Ｐ电极周围电流拥挤效应ꎬ提高了光提取效率ꎮＣＢＬ的形状对ＬＥＤ的光提取效率有不可忽略的影响ꎮ２０１３年曹伟伟等[２７]对ＣＢＬ的形状展开了研究ꎬ发现当电流阻挡层与Ｐ电极形状相同时器件的输出光功率和光电转换效率最高ꎮ制备ＣＢＬ常用的方法是生长或沉积ＳｉＯ２绝缘介质ꎮ由于ＳｉＯ２ＣＢＬ几乎是透明的ꎬ从有源区发出的光子通过透明ＳｉＯ２ＣＢＬꎬ会被Ｐ电极吸收ꎬ造成光损失ꎮ为较少光损失ꎬ２０１５年Ｐａｒｋ[２８]等在常规的ＳｉＯ２ＣＢＬ中嵌入了Ａｇ粒子ꎮ在２０ｍＡ的注入电流下ꎬ与ＳｉＯ２ＣＢＬ的ＬＥＤ相对比ꎬ电压降低０ １５Ｖꎬ与无ＣＢＬ结构和有ＳｉＯ２ＣＢＬ的ＬＥＤ相比ꎬ光输出功率分别增加了１１ ９％ꎬ７ ０％ꎮ嵌入Ａｇ粒子可使电压有轻微下降ꎬ同时使原本被Ｐ电极吸收的光发生了散射ꎬ提高了光提取效率ꎮ２０１７年Ｐａｒｋ等[２９]又进一步研究抑制Ｐ电极吸收光子的方法ꎬ采用纳米印压技术图形化ＳｉＯ２ＣＢＬꎬ如图８所示ꎮ发现其电特性与普通ＳｉＯ２ＣＢＬ无差异ꎬ但是光提取效率分别比无ＣＢＬ㊁常规ＳｉＯ２ＣＢＬ的ＬＥＤ提高了３９ ６％㊁１１ ９％ꎬ常规制备ＳｉＯ２ＣＢＬ不能产生平面绝缘层ꎮ２０１６年Ｋｉｍ等[３０]提出通过氮注入形成绝缘层作为ＣＢＬ的方法ꎮ结果表明其内量子效率与无ＣＢＬ几乎相同ꎬ外量子效率提高了２０％ꎮ图８(ａ)图形化ＳｉＯ２ＣＢＬ的ＬＥＤ示意图ꎻ(ｂ)ｐ￣ＧａＮ上纳米印压图形化的ＳｉＯ２层的平面ＳＥＭ图像[２９]Ｆｉｇ ８(ａ)ＬＥＤｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐｒｉｎｔｅｄＳｉＯ２ＣＢＬꎻ(ｂ)ｐｌａｎａｒＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＳｉＯ２ｌａｙｅｒｏｎｐ￣ＧａＮｎａｎｏｍｅｔｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ[２９]３ ２㊀表面粗化技术从ＬＥＤ有源区产生的光逸出到自由空间的过程中ꎬ由于折射率的不同ꎬ入射角超过临界角的光会发生全反射ꎬ一般ＬＥＤ结构的全反射临界角约为２３ʎꎬ有源区产生的光大约只有４％能从表面逸出[３１]ꎮ表面粗化是减少因全反射造成光损失的一种有效手段ꎮ通过改变ＬＥＤ表面的粗糙度ꎬ破坏全反射的限制ꎬ使原本在临界角外的光在粗糙表面处发生多次散射进入临界角内ꎬ逸出体外ꎬ提高光提取效率ꎮ一方面ꎬ可以通过粗化透明导电层来增加光提取效率ꎮ２０１６年Ｃｈｅｎ等[３２]采用聚苯乙烯纳米球和干法刻蚀工艺制备了ＧａＮ基ＬＥＤ具有纳米盘图案化的ＩＴＯ透明导电层结构如图９所示ꎮ在２０ｍＡ电流下ꎬ光输出强度最大增加了１０８％ꎬ但是其在刻蚀过程中易对ｐ￣ＧａＮ产生损伤ꎮ为防止在刻蚀ＩＴＯ图形化的过程中对Ｐ￣ＧａＮ产生损伤ꎬ２０１８年Ｋｉｍ等[３３]采用印压光刻技术制备了六角锥型的ＩＴＯ膜层ꎬ其漫射透过率却从１２㊀照明工程学报２０２０年２月０ ７４％增加到了３４ ８％ꎬ光输出功率增加８％ꎬ但是印压光刻技术的成本相对较高ꎮ另一方面ꎬ粗化钝化层一样也可以起到增加光提取效率的目的ꎮ２０１４年Ｘｕ等[３４]用Ａｇ纳米粒子掩膜和干法刻蚀粗化钝化层ＳｉＮｘꎮ在２０ｍＡ下ꎬ粗化ＳｉＮｘ的ＬＥＤ光输出功率提升７７ ６％ꎮ２０１７年Ｌｉｕ等[３５]采用超声喷雾热解沉积法ꎬ在ＧａＮ基紫外光ＬＥＤ的表面和侧壁上生长ＭｇＯ纳米线阵列ꎮ采用ＭｇＯ纳米阵列的ＬＥＤ具有较高的正向电压和串联电阻ꎬ但是光输出功率比ＳｉＯ２钝化层的ＬＥＤ提高了１４ １％ꎬ外量子效率提高了１２％ꎮ其制备工艺较为简单ꎬ不需维持真空环境ꎬ也不需高气压的过程ꎬ有利于大规模的生产ꎮ图９㊀圆盘型ＩＴＯ的ＬＥＤ结构图[３２]Ｆｉｇ ９㊀ＬＥＤｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｄｉｓｃＩＴＯ[３２]３ ３㊀光子晶体技术光子晶体是一种结构呈现周期性变化的光学微结构ꎮ将光子晶体引入ＬＥＤ中调制光子的传播方向和角度ꎬ也可达到增强光提取效率的目的ꎮ２０１５年Ｄｉｎｇ等[３６]通过时域有限差分法在倒装ＬＥＤ中嵌入双层光子晶体ꎬ一层嵌入Ｐ￣ＧａＮ中ꎬ另一层嵌入Ｎ￣ＧａＮ中ꎬ优化参数后ꎬ光提取效率提高约８０％ꎮ模拟的双层光子晶体结构显著提高了ＬＥＤ的光提取效率ꎬ为后续制备光子晶体结构ＬＥＤ提供了新的方式ꎮ同年ꎬ于治国等[３７]利用阳极氧化铝掩膜和干法刻蚀工艺制备了纳米孔光子晶体ꎮ在２０ｍＡ的驱动电流下ꎬ当光子晶体刻蚀到Ｐ￣ＧａＮ时ꎬ光输出功率最高ꎬ刻蚀到有源区时光提取效率最佳ꎬ但是刻蚀深入到有源区后ꎬ会对有源区的晶体质量造成损伤ꎬ降低内量子效率ꎮ同时ꎬ制备纳米孔结构后ＩＴＯ的电流扩展能力下降ꎬ导致方块电阻增加ꎮ２０１８年Ｌｉｕ等[３８]也采用时域有限差分法模拟了ＳｉＯ２光子晶体ꎬ将ＳｉＯ２填充进ＩＴＯ阵列中结构如图１０所示ꎬ优化参数后ꎬ其比传统平面ＬＥＤ增强了３７％以上ꎮ２０１８年Ｈｕ等[３９]通过紫外纳米印压技术制备表面二氧化硅光子晶体ꎬ具有ＳｉＯ２光子晶体的紫外㊁蓝光㊁绿光ＬＥＤ的光输出功率分别增加了２７ ７％㊁１４ ６％㊁４０ ５％ꎬ紫外和绿光的光提取效率增强了２２％㊁１３％ꎬ但是蓝光的光提取效率却下降了８％ꎬ此结构可用于提高紫外和绿光ＬＥＤ的光提取效率ꎮ图１０㊀ＳｉＯ２填充ＩＴＯ阵列的光子晶体[３８]Ｆｉｇ １０㊀ＰｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈＳｉＯ２ＩＴＯａｒｒａｙ[３８]４㊀ＧａＮ基ＬＥＤ能效的提升进程ＧａＮ基ＬＥＤ到目前为止已有近５０年的发展历史ꎮ１９７１年Ｐａｎｋｏｖｅ等[４０]研制出金属￣绝缘体￣半导体结构的ＧａＮ蓝光二极管ꎬ这是全球最先产生的蓝光ꎬ但是ＥＱＥ仅有０ ０３％~０ １％ꎮ１９８９年ꎬＡｍａｎｏ等[４１]成功克服了Ｐ型掺杂的问题ꎬ研制出了Ｍｇ掺杂的ｐ￣ＧａＮꎬ成功制备了世界上第一支ＧａＮ基ＰＮ结ＬＥＤꎮ１９９３年中村修二等[４２]研发出了ＩｎＧａＮ/ＧａＮ双异质结蓝光ＬＥＤꎬＥＱＥ达０ ２２％ꎬ光输出功率是同质结的３倍ꎮ１９９４年Ｎｉｃｈｉａ公司向市场推出了第一支蓝光ＬＥＤ商品ꎮ１９９５年中村修二等[４３]又设计了ＩｎＧａＮ/ＧａＮ单量子阱结构的蓝光ＬＥＤꎬ在２０ｍＡ的电流注入下ꎬ最大输出功率可达到４ ８ｍＷꎬＥＱＥ高达８ ７％ꎮ同年ꎬ中村修二等[４４]在单量子阱蓝光ＬＥＤ的基础上ꎬ通过改变Ｉｎ组分获得了单量子阱结构的ＧａＮ基绿光ＬＥＤ器件ꎬ其发光强度为１２ｃｄꎬ是传统绿光ＧａＰ基ＬＥＤ的１００倍ꎬ在２０ｍＡ的电流下ꎬ外量子效率为６ ３％ꎮ２００４年Ｃｒｅｅ公司宣称在２０ｍＡ电流下ꎬ其蓝光ＬＥＤ的光输出功率达１９ｍＷꎮ最早研究的黄光ＬＥＤ是从ＡｌＧａＩｎＰ材料开始的ꎬ对于ＧａＮ基黄光ＬＥＤ的研究始于１９９５年ꎬ中第３１卷第１期李梦梅等:ＧａＮ基ＬＥＤ能效的研究进展１３㊀村修二等[４５]在研究ＧａＮ基单量子阱蓝光和绿光ＬＥＤ的基础上ꎬ通过降低量子阱的生长温度来增加Ｉｎ组分获得了ＩｎＧａＮ单量子阱结构的ＧａＮ基黄光ＬＥＤꎬ在２０ｍＡ注入电流下ꎬ黄光的ＥＱＥ为１ ２％ꎮ随后ꎬＧａＮ蓝光得到了迅猛发展ꎬ但是ＧａＮ基黄光ＬＥＤ发展却十分缓慢ꎬ黄光ＬＥＤ量子阱中的Ｉｎ组分高达３０％~３５％ꎬ远大于蓝光量子阱中约１５％的Ｉｎ组分ꎬＩｎ组分的大大增加ꎬ导致晶格失配和极化效应等问题严重限制了黄光ＬＥＤ外量子效率的提高ꎮ直到２００８年Ｓａｔｏ等[４６]通过ＭＯＣＶＤ在ＧａＮ﹛１１２－２﹜半极性面上生长低位错密度的ＩｎＧａＮ单量子阱黄光ＬＥＤꎬＥＱＥ才有了显著的提高ꎮ在２０ｍＡ电流下ꎬ光输出功率和ＥＱＥ分别为５ ９ｍＷ㊁１３ ４％ꎬ但是电压较高ꎬ光电转换效率仅为５ ５％ꎮ此时ＩｎＧａＮ基黄光ＬＥＤ的发光效率追赶上了ＡｌＩｎＧａＰ基ＬＥＤ并开始反超ꎮ２０１３年Ｓａｉｔｏ等[４７]报道了在ｃ面蓝宝石衬底上制备黄光ＬＥＤꎬ波长为５５９ｎｍꎬ电流为２０ｍＡ下ꎬ光输出功率和ＥＱＥ提高至１１ｍＷ㊁２４ ７％ꎬ同样因为电压较高ꎬ光电转换效率仅为９ ６３％ꎮ２０１３年ꎬ江风益等[４８]开始研究硅衬底ＩｎＧａＮ黄光ＬＥＤꎮ２０１９年江风益等[４９]率先取得了黄光ＬＥＤ高光效的突破性进展ꎬ在波长为５６５ｎｍ㊁电流密度为２０Ａ/ｃｍ２下ꎬ光电转换效率高达２６ ７％㊁光效为１６４ｌｍ/Ｗꎬ远超国外报道的最高水平９ ６３％ꎬ解决了国际上七彩色缺高效黄光的问题ꎬ并制备出五基色白光ＬＥＤ和黄金光ＬＥＤꎬ拉开了无荧光粉ＬＥＤ照明技术的序幕ꎮ进入２１世纪以来ꎬ白光ＬＥＤ就成为备受瞩目的绿色光源ꎬ开始飞速发展ꎬ在照明领域拥有广阔的应用前景ꎮ２００４年Ｃｒｅｅ公司宣称其实验室样品ＬＥＤ在２０ｍＡ电流下发光效率为７４ｌｍ/Ｗ[５０]ꎮ２００６年Ｎｉｃｈｉａ宣布白光ＬＥＤ的发光效率突破１００ｌｍ/Ｗ[５１]ꎮ２００７年Ｃｒｅｅ公司称冷白光ＬＥＤ的发光效率达到１２９ｌｍ/Ｗ[５２]ꎮ２０１２年Ｃｒｅｅ研发出新型ＬＥＤꎬ该ＬＥＤ在３５０ｍＡ下发光效率高达２５４ｌｍ/Ｗ[５３]ꎮ２０１４年ꎬ该公司又宣布白光功率型ＬＥＤ在３５０ｍＡ下实验室光效高达３０３ｌｍ/Ｗ[５４]ꎬ是目前国际报道的最高光效产品ꎮ２０１６年我国功率型白光ＬＥＤ产业化光效已达１６０ｌｍ/Ｗ[５５]ꎮ相关数据显示:２０１８年我国产业化高功率白光ＬＥＤ光效水平达到１８０ｌｍ/Ｗꎬ２０１９年我国产业化功率型白光ＬＥＤ光效超过２００ｌｍ/Ｗꎬ与国际水平持平ꎬ室内灯具光效超过１００ｌｍ/Ｗꎬ室外灯具光效超过１３０ｌｍ/Ｗ[５６]ꎮ５ 结论与展望ＧａＮ基ＬＥＤ具有能耗低㊁响应快㊁寿命长㊁可靠性高等特点ꎬ广泛应用于指示灯㊁显示器㊁一般照明等领域ꎮ随着ＧａＮ基ＬＥＤ的不断发展ꎬ高能效成为了其追求的目标之一ꎮＧａＮ基ＬＥＤ光源能效受驱动装置㊁封装的ＬＥＤ㊁热效应与固定和光学系统的影响ꎮ随着研究的不断深入ꎬＬＥＤ的内量子效率和外量子效率有了较大的提升ꎮ这主要归功于ＬＥＤ外延和芯片技术的提高ꎬ图形化衬底㊁电子阻挡层和纳米柱结构等技术能有效提升内量子效率ꎻ电流阻挡层㊁表面粗化和光子晶体等技术能有效提升外量子效率ꎮ目前ＬＥＤ的能效已经达到４０％~８０％ꎬ随着科技的进步和研究的不断突破ꎬＧａＮ基ＬＥＤ的能效有望得到进一步的提高ꎬ这将加快ＬＥＤ替代传统光源的进程ꎬ为节能环保做出巨大贡献ꎮ参考文献[１]ＳＨＵＲＭＳꎬＺＵＫＡＵＳＫＡＳＲ.Ｓｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＬｉｇｈｔｉｎｇ:ＴｏｗａｒｄＳｕｐｅｒｉｏｒＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩＥＥＥꎬ２００５ꎬ９３(１０):１６９１￣１７０３.[２]ＴＳＡＩＨꎬＳＵＦꎬＣＨＯＵＣꎬｅｔａｌ.ＷｅａｒａｂｌｅＩｎｖｅｒｓｅＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅＳｅｎｓｏｒｆｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＬｉｇｈｔＩｎｔｅｎｓｉｔｙａｔＳｐｅｃｉｆｉｃＷａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｉｎＬｉｇｈｔＴｈｅｒａｐｙ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬ２０１９ꎬ６８(５):１５６１￣１５７４.[３]ＡＮＴＨＯＰＯＵＬＯＵＥꎬＤＯＵＬＯＳＬ.ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｐｇｒａｄｉｎｇｏｆＬＥＤｓｔｒｅｅｔｌｉｇｈｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｃ].ＴｈｅｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆＥｇｎａｔｉａＯｄｏｓ:２０１９ＳｅｃｏｎｄＢａｌｋａｎＪｕｎｉｏｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＬｉｇｈｔｉｎｇ.ＩＥＥＥꎬ２０１９.[４]黄中荣ꎬ凌铭ꎬ张建文.汽车灯具的发展趋势[Ｊ].照明工程学报ꎬ２０１３ꎬ２４(４):１０６￣１１２. [５]ＲＯＮＧＢ.ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＬＥＤａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｇｅｎｅｒａｌｌｉｇｈｔｉｎｇ[Ｊ].ＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００７ꎬ４６(７):７４００２. [６]ＰＡＲＫＭꎬＨＯＮＧＳꎬＪＵＮＧＹＨꎬｅｔａｌ.Ｂｌｕｅ￣ＤｉｏｄｅＬａｓｅｒＡｎｎｅａｌｉｎｇｏｆＡｍｏｒｐｈｏｕｓＳｉｌｉｃｏｎＦｉｌｍｓｆｏｒＬｏｗ￣ＣｏｓｔꎬＬａｒｇｅ￣ＳｃａｌｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＤｉｓｐｌａｙｓ[Ｊ].ＳＩＤＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓꎬ２０１８ꎬ４９:３７８￣３８１.[７]ＧＲＡＮＤＪＥＡＮＮ.ＢｕｒｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｓｉｎＩｎＧａＮｕｎｄｅｒｌａｙｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｂｌｕｅＬＥＤｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ(Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１４㊀照明工程学报２０２０年２月Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ)[Ｊ].２０１９ꎬ１０９４０.[８]ＣＡＲＤＥＳＩＮＪꎬＧＡＲＣＩＡ￣ＬＬＥＲＡＤꎬＬＯＰＥＺ￣ＣＯＲＯＭＩＮＡＳＥꎬｅｔａｌ.ＬｏｗｃｏｓｔｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＬＥＤｄｒｉｖｅｒｆｏｒｐｕｂｌｉｃＬｉｇｈｔｉｎｇＳｍａｒｔＧｒｉｄｓ[Ｃ].２０１３ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＮｅｗＣｏｎｃｅｐｔｓｉｎＳｍａｒｔＣｉｔｉｅｓ:ＦｏｓｔｅｒｉｎｇＰｕｂｌｉｃａｎｄＰｒｉｖａｔｅＡｌｌｉａｎｃｅｓ.ＩＥＥＥꎬ２０１３.[９]ＷＡＮＧＴꎬＢＡＩＪꎬＳＡＫＡＩＳꎬｅｔａｌ.ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎＩｎＧａＮ/ＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００１ꎬ７８(１８):２６１７￣２６１９.[１０]ＬＥＩＴꎬＬＵＤＷＩＧＫＦꎬＭＯＵＳＴＡＫＡＳＴＤ.ＨｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙꎬｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍꎬａｎｄｆａｕｌｔｉｎｇｉｎＧａＮｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｎｓｉｌｉｃｏｎａｎｄｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９３ꎬ７４(７):４４３０￣４４３７.[１１]ＴÖＲＭÄＰ.ＡｐｐｒｏａｃｈｅｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎⅢ￣Ｎｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＡａｌｔｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１１.[１２]ＭＡＴＳＵＭＵＲＡＨꎬＦＵＫＥＳꎬＴＡＭＡＫＩＴꎬｅｔａｌ.ＳｅｌｅｃｔｉｖｅｇｒｏｗｔｈｏｆＧａＮｏｎｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｆｏｃｕｓｅｄｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒｐｕｌｓｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈꎬ２００８ꎬ３１０(２４):５２７８￣５２８１.[１３]ＳＯＮＧＪꎬＬＥＥＳꎬＬＥＥＩꎬｅｔａｌ.ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎＧａＮｅｐｉｌａｙｅｒｓｇｒｏｗｎｏｎｐａｔｔｅｒｎｅｄａｎｄｕｎｐａｔｔｅｒｎｅｄｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ(０００１)[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈꎬ２００７ꎬ３０８(２):３２１￣３２４.[１４]ＹＡＮＧＧꎬＣＨＡＮＧＪꎬＺＨＡＯＪꎬｅｔａｌ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｏｕｔｐｕｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｇａｌｌｉｕｍｎｉｔｒｉｄｅ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｇｒｏｗｎｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓｏｆｐａｔｔｅｒｎｅｄｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｉｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ２０１５ꎬ３３:１４９￣１５３.[１５]ＨＳＵＥＨＨꎬＯＵＳꎬＰＥＮＧＹꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｏｆＴｏｐ￣ＲｅｇｉｏｎＡｒｅａｏｆＦｌａｔ￣ＴｏｐＰｙｒａｍｉｄＰａｔｔｅｒｎｅｄＳａｐｐｈｉｒｅＳｕｂｓｔｒａｔｅｏｎｔｈｅＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＧａＮ￣ＢａｓｅｄＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ２０１６:１￣８.[１６]ＨＵＡＮＧＳＷꎬＣＨＡＮＧＣＣꎬＬＩＮＨＹꎬｅｔａｌ.Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏ￣ｃａｖｉｔｙｐａｔｔｅｒｎｅｄｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｕｓｉｎｇｓｅｌｆ￣ａｓｓｅｍｂｌｙｍｅｓｈｅｄＰｔｔｈｉｎｆｉｌｍｏｎｃ￣ｐｌａｎｅｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓꎬ２０１７ꎬ６２８:１２７￣１３１. [１７]ＸＩＮＧＫꎬＷＡＮＧＪꎬＷＡＮＧＬ.ＥｐｉｔａｘｉａｌＧａＮｆｉｌｍｓｗｉｔｈｕｌｔｒａｌｏｗｔｈｒｅａｄｉｎｇｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｉｅｓｇｒｏｗｎｏｎａｎＳｉＯ２￣ｍａｓｋｅｄｐａｔｔｅｒｎｅｄｓａｐｐｈｉｒｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０１９(１２):１０５５０１.[１８]ＪＯＨＮＳꎬＶＬＡＤＩＭＩＲＰꎬＣＨＵＡＮＸＩＮＬꎬｅｔａｌ.Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ￣ｉｎｄｕｃｅｄｈｏｌｅｄｏｐｉｎｇｉｎｗｉｄｅ￣ｂａｎｄ￣ｇａｐｕｎｉａｘｉａｌｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１０ꎬ３２７(５９６１):６０￣６４.[１９]ＣＨＡＯＬꎬＲＥＮＺꎬＸＩＮＣꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｆＩｎＧａＮ/ＧａＮＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓＷｉｔｈＳｔｅｐ￣ＧｒａｄｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＢｌｏｃｋｉｎｇＬａｙｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０１４ꎬ２６(２):１３４￣１３７.[２０]ＰＲＡＳＡＤＳꎬＭＯＮＤＡＬＲＫꎬＣＨＡＴＴＥＲＪＥＥＶꎬｅｔａｌ.Ｄｏｕｂｌｅ￣ｓｉｄｅｓｔｅｐ￣ｇｒａｄｅｄＡｌＧａＮｅｌｅｃｔｒｏｎｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒｆｏｒｎｅａｒｌｙｄｒｏｏｐ￣ｆｒｅｅＧａＮ￣ｂａｓｅｄｂｌｕｅＬＥＤｓ[Ｊ].ＳｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓａｎｄＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１９ꎬ１３２:１０６１６７.[２１]ＺＥＮＧＳꎬＺＨＥＮＧＳꎬＦＡＮＧ.ＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＩｎＧａＮＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｗｉｔｈＡｌ/Ｉｎ￣Ｇｒａｄｅｄｐ￣ＡｌＧａＮ/ＩｎＧａＮＳｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅＥｌｅｃｔｒｏｎ￣ＢｌｏｃｋｉｎｇＬａｙｅｒ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ４６(２):１１００￣１１０６. [２２]ＬＩＳꎬＷＡＡＧＡ.ＧａＮＢａｓｅｄＮａｎｏｒｏｄｓｆｏｒＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＬｉｇｈｔｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０１２ꎬ１１１(７):５.[２３]黄华茂ꎬ黄江柱ꎬ胡晓龙ꎬ等.纳米柱高度对ＧａＮ基绿光ＬＥＤ光致发光谱的影响[Ｊ].发光学报ꎬ２０１６ꎬ３７(８):９６７￣９７２.[２４]智婷ꎬ陶涛ꎬ刘斌ꎬ等.ＧａＮ基纳米阵列ＬＥＤ器件制备及发光特性[Ｊ].发光学报ꎬ２０１６ꎬ３７(１２):１５３８￣１５４４.[２５]ＡＬ￣ＫＨＡＮＢＡＳＨＩＨＡꎬＡＬＭＡＲＷＡＮＩＡＭ.ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＩｎＧａＮ/ＧａＮｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｎａｎｏｐｉｌｌａｒａｒｒａｙｓｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａＭＯＶＰＥａｐｐｒｏａｃｈ[Ｊ].Ｏｐｔｉｋꎬ２０１８ꎬ１６４:２８￣３５.[２６]Ｇ.ＫＩＭＪＨＫＥ.ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｖｏｌｕｍｅｏｆａｃｔｉｖｅｒｅｇｉｏｎ[Ｊ].ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０１４(２２):１２３５￣１２４２.[２７]曹伟伟ꎬ朱彦旭ꎬ郭伟玲ꎬ等.不同形状的电流阻挡层对ＧａＮ基ＬＥＤ光效的影响[Ｊ].发光学报ꎬ２０１３ꎬ３４(４):４８０￣４８３.[２８]ＰＡＲＫＪꎬＨＡＮＪꎬＳＥＯＮＧＴ.ＩｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｕｓｉｎｇＡｇｐａｒｔｉｃｌｅｓｅｍｂｅｄｄｅｄｗｉｔｈｉｎａＳｉＯ２ｃｕｒｒｅｎｔｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒ[Ｊ].ＳｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓａｎｄＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１５ꎬ８３:３６１￣３６６. [２９]ＰＡＲＫＪꎬＳＵＮＧＹＨꎬＮＡＪꎬｅｔａｌ.ＵｓｅｏｆａｐａｔｔｅｒｎｅｄｃｕｒｒｅｎｔｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｌｉｇｈｔｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆＩｎＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０１７ꎬ２５(１５):１７５５６.[３０]ＫＩＭＹＤꎬＯＨＳＫꎬＰＡＲＫＭＪꎬｅｔａｌ.ＥｎｈａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ｂａｓｅｄｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｎｇｄｉｏｄｅｓｂｙｎｉｔｒｏｇｅｎｉｍｐｌａｎｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｂｌｏｃｋｉｎｇｌａｙｅｒ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０１６ꎬ８２:３５￣３８.[３１]ＬＥＥＹꎬＣＨＩＵＣꎬＫＥＣＣꎬｅｔａｌ.ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＥｘｃｉｔａｔｉｏｎ第３１卷第１期李梦梅等:ＧａＮ基ＬＥＤ能效的研究进展１５㊀ＰｏｗｅｒＤｅｐｅｎｄｅｎｔＩｎｔｅｒｎａｌＱｕａｎｔｕｍＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎＩｎＧａＮ/ＧａＮＬＥＤｓＧｒｏｗｎｏｎＰａｔｔｅｒｎｅｄＳａｐｐｈｉｒｅＳｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｌｅｃｔｅｄＴｏｐｉｃｓｉｎＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２００９ꎬ１５(４):１１３７￣１１４３.[３２]ＣＨＥＮＺꎬＬＩＵＷＪꎬＷＥＩＷꎬｅｔａｌ.ＩｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＰｌａｎａｒＧａＮ￣ＢａｓｅｄＢｌｕｅＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓｖｉａＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅＮａｎｏｄｉｓｃＡｒｒａｙｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓｐｌａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６(９９):１.[３３]ＫＩＭＳꎬＹＯＯＣＪꎬＰＡＲＫＪＹꎬｅｔａｌ.Ｎａｎｏ￣ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇｏｆｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ￣ｉｎｄｅｘ￣ｍａｔｃｈｅｄｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅｓｏｌ￣ｇｅｌｉｎｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｆｏｒｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｔｏｔａｌｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＲＳＣＡｄｖａｎｃｅｓꎬ２０１８ꎬ８(６５):３７０２１￣３７０２７. [３４]ＸＵＷꎬＰＥＮＧＺꎬＤＡＩＬꎬｅｔａｌ.ＬｉｇｈｔｏｕｔｐｕｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＩｎＧａＮ/ＧａＮｌｅｄｓｂｙｓｅｌｆ￣ａｓｓｅｍｂｌｅｄＡｇｎａｎｏ￣ｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄＳｉＮｘｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ[Ｃ].ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＳｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅ＆ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.２０１４.[３５]ＬＩＵＨꎬＹＡＮＧＹꎬＬＩＵＧꎬｅｔａｌ.ＩｍｐｒｏｖｅｄＬｉｇｈｔＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ＢａｓｅｄＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓｂｙＳｅｌｆ￣ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＭｇＯＮａｎｏｒｏｄＡｒｒａｙｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓꎬ２０１７ꎬ６４(１２):５００６￣５０１１.[３６]ＤＩＮＧＱꎬＬＩＫꎬＫＯＮＧＦꎬｅｔａｌ.ＩｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅＶｅｒｔｉｃａｌＬｉｇｈｔＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＧａＮ￣ＢａｓｅｄＴｈｉｎ￣ＦｉｌｍＦｌｉｐ￣ＣｈｉｐＬＥＤＷｉｔｈＤｏｕｂｌｅＥｍｂｅｄｄｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１５ꎬ５１(２):１￣９.[３７]ＹＵＺꎬＺＨＡＯＬꎬＺＨＵＳꎬｅｔａｌ.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎａｎｏｐｏｒｅｄｅｐｔｈｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｆｏｒＧａＮ￣ｂａｓｅｄｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｇｒｅｅｎＬＥＤｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｉｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ２０１５ꎬ３３:７６￣８０. [３８]ＬＩＵＭꎬＬＩＫꎬＫＯＮＧＦꎬｅｔａｌ.Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔ￣ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｗｉｔｈＳｉＯ２ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ[Ｊ].Ｏｐｔｉｋꎬ２０１８ꎬ１６１:２７￣３７. [３９]ＨＵＸꎬＷＥＮＲꎬＱＩＺꎬｅｔａｌ.Ⅲ￣ｎｉｔｒｉｄｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔꎬｂｌｕｅａｎｄｇｒｅｅｎＬＥＤｓｗｉｔｈＳｉＯ２ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙＵＶ￣ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｉｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ２０１８ꎬ７９:６１￣６５.[４０]Ｊ.Ｉ.ＰＡＮＫＯＶＥＥＡＭＤ.ＧａＮＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｍａｌｏｆＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅꎬ１９７１ꎬ１(４):６３￣６６.[４１]ＡＭＡＮＯＨꎬＫＩＴＯＭꎬＨＩＲＡＭＡＴＳＵＫꎬｅｔａｌ.Ｐ￣ＴｙｐｅＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎＭｇ￣ＤｏｐｅｄＧａＮＴｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＬｏｗ￣ＥｎｅｒｇｙＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍＩｒｒａｄｉａｔｉｏｎ(ＬＥＥＢＩ)[Ｊ].ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９８９ꎬ２８(Ｐａｒｔ２ꎬＮｏ.１２):Ｌ２１１２￣Ｌ２１１４.[４２]ＮＡＫＡＭＵＲＡＳꎬＳＥＮＯＨＭꎬＭＵＫＡＩＴ.Ｐ￣ＧａＮ/Ｎ￣ＩｎＧａＮ/Ｎ￣ＧａＮＤｏｕｂｌｅ￣ＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＢｌｕｅ￣Ｌｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９３ꎬ３２(Ｐａｒｔ２ꎬＮｏ.１Ａ/Ｂ):Ｌ８￣Ｌ１１.[４３]ＮＡＫＡＭＵＲＡＳꎬＳＥＮＯＨＭꎬＩＷＡＳＡＮꎬｅｔａｌ.Ｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒＩｎＧａＮｓｉｎｇｌｅ￣ｑｕａｎｔｕｍ￣ｗｅｌｌ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｌｕｅａｎｄｖｉｏｌｅｔｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ１９９５ꎬ６７(１３):１８６８￣１８７０.[４４]ＮＡＫＡＭＵＲＡＳꎬＳＥＮＯＨＭꎬＩＷＡＳＡＮꎬｅｔａｌ.ＳｕｐｅｒｂｒｉｇｈｔＧｒｅｅｎＩｎＧａＮＳｉｎｇｌｅ￣Ｑｕａｎｔｕｍ￣Ｗｅｌｌ￣ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９５ꎬ３４(Ｐａｒｔ２ꎬＮｏ.１０Ｂ):Ｌ１３３２￣Ｌ１３３５. [４５]ＮＡＫＡＭＵＲＡＳꎬＳＥＮＯＨＭꎬＩＷＡＳＡＮꎬｅｔａｌ.Ｈｉｇｈ￣ＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓＩｎＧａＮＢｌｕｅꎬＧｒｅｅｎａｎｄＹｅｌｌｏｗＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓｗｉｔｈＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ１９９５ꎬ３４(Ｐａｒｔ２ꎬＮｏ.７Ａ):Ｌ７９７￣Ｌ７９９.[４６]ＳＡＴＯＨꎬＣＨＵＮＧＲＢꎬＨＩＲＡＳＡＷＡＨꎬｅｔａｌ.Ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｙｅｌｌｏｗｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｇｒｏｗｎｏｎｓｅｍｉｐｏｌａｒ(１１２̄２)ｂｕｌｋＧａＮｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２００８ꎬ９２(２２):２２１１１０.[４７]ＳＡＩＴＯＳꎬＨＡＳＨＩＭＯＴＯＲꎬＨＷＡＮＧＪꎬｅｔａｌ.ＩｎＧａＮＬｉｇｈｔ￣ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓｏｎｃ￣ＦａｃｅＳａｐｐｈｉｒｅＳｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎＧｒｅｅｎＧａｐＳｐｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０１３ꎬ６(１１):１１１００４.[４８]ＺＨＡＮＧＪꎬＸＩＯＮＧＣꎬＬＩＵＪꎬｅｔａｌ.ＨｉｇｈｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓＩｎＧａＮ￣ｂａｓｅｄｙｅｌｌｏｗｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｗｉｔｈｓｔｒａｉｎｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒｓｇｒｏｗｎｏｎＳｉｓｕｂｓｔｒａｔｅ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＡꎬ２０１４ꎬ１１４(４):１０４９￣１０５３.[４９]ＪＩＡＮＧＦꎬＺＨＡＮＧＪꎬＸＵＬꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｉｃｉｅｎｔＩｎＧａＮ￣ｂａｓｅｄｙｅｌｌｏｗ￣ｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ[Ｊ].ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１９ꎬ７(２):１４４.[５０]ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｌｅｄｓｍａｇａｚｉｎｅ.ｃｏｍ/ｌｅｄｓ￣ｓｓｌ￣ｄｅｓｉｇｎ/ｔｈｅｒｍａｌ/ａｒｔｉｃｌｅ/１６７０１２８３/ｃｒｅｅ￣ｐｕｓｈｅｓ￣ｗｈｉｔｅ￣ｌｅｄｓ￣ｔｏ￣ｌｉｍｉｔ. [５１]ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｌｅｄｓｍａｇａｚｉｎｅ.ｃｏｍ/ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ￣ｌｉｇｈｔｉｎｇ/ｉｎｄｏｏｒ￣ｌｉｇｈｔｉｎｇ/ａｒｔｉｃｌｅ/１６６９９４０６/ｎｉｃｈｉａ￣ｂｒｅａｋｓ￣１００￣ｌｍｗ￣ｂａｒｒｉｅｒ￣ｆｏｒ￣ａ￣ｗｈｉｔｅ￣ｌｅｄ.[５２]ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｇｇ￣ｌｅｄ.ｃｏｍ/ａｓｄｉｓｐ２￣６５ｂ０９５ｆｂ￣５０２７￣.ｈｔｍｌ. [５３]ｈｔｔｐｓ://ｗｗｗ.ｃｒｅｅ.ｃｏｍ/ｎｅｗｓ￣ｍｅｄｉａ/ｎｅｗｓ/ａｒｔｉｃｌｅ/ｃｒｅｅ￣ｓｅｔｓ￣ｎｅｗ￣ｒ￣ｄ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ￣ｒｅｃｏｒｄ￣ｗｉｔｈ￣２５４￣ｌｕｍｅｎ￣ｐｅｒ￣ｗａｔｔ￣ｐｏｗｅｒ￣ｌｅｄ.[５４]ｈｔｔｐｓ://ｔｅｃｈ.ｈｑｅｗ.ｃｏｍ/ｎｅｗｓ＿１７５７７５２.[５５]吴玲. 十三五 我国半导体照明产业发展展望[Ｊ].集成电路应用ꎬ２０１７ꎬ３４(４):２８￣３０.[５６]２０１９年中国半导体照明产业发展蓝皮书.ＣＳＡＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２０.。
GaN基发光二极管效率增强的模拟研究的开题报告
GaN基发光二极管效率增强的模拟研究的开题报告
一、研究背景
GaN基发光二极管是一种新型的高效能量转换器件，广泛应用于照明、显示、激光等领域。
然而，GaN基发光二极管的光电转换效率尚不理想，其主要原因是高速电荷注入和热传导的影响。
因此，如何提高GaN基发光二极管的效率成为一个重要的研究方向。
二、研究目的
本研究的目的是利用数值模拟技术，探究GaN基发光二极管中高速电荷注入和热传导的影响机制，并从理论上寻求提高GaN基发光二极管效率的途径。
三、研究内容
1. 建立GaN基发光二极管的三维模型，包括p-n结、p型和n型GaN等必要结构。
2. 利用数值模拟方法，研究高速电荷注入和热传导对GaN基发光二极管光电转换效率的影响。
3. 通过不同的电流密度和工作温度条件下的数值模拟，分析电流和温度对GaN基发光二极管效率的影响，探究提高效率的途径。
4. 结合实验结果验证数值模拟结果的可靠性。
四、研究意义
本研究的成果可以为GaN基发光二极管的研发和工业化应用提供理论支持，探究GaN基发光二极管效率提升的路径，提高我国在半导体照明领域的竞争力。
五、研究方法
本研究采用有限元数值模拟方法，运用COMSOL Multiphysics等数值模拟软件建立GaN基发光二极管的三维模型，研究高速电荷注入和热传导对GaN基发光二极管效率的影响。
并结合实验验证结果的可靠性。
六、预期结果
本研究预期能够从理论上阐明高速电荷注入和热传导对GaN基发光二极管效率的影响机制，验证数值模拟的可靠性，并寻求提高GaN基发光二极管效率的途径。
从而为GaN基发光二极管的研发和产业化提供理论支持。
GaN基LED结构优化的研究开题报告
GaN基LED结构优化的研究开题报告一、研究背景：随着半导体照明技术的发展，LED作为一种新型光源，其优异的光电性能已经得到了广泛的应用。
目前，GaN基LED已经成为高亮度、高效率、高可靠性的光电器件，其应用于室内外照明和显示等领域的前景广阔。
在LED的制造过程中，其结构设计与制备方法对其光电性能有着重要的影响。
因此，对GaN基LED结构进行优化研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究目的：本研究的主要目的是通过优化GaN基LED的结构和制备方法，提高LED的光电性能，探索新的GaN基LED制备技术，提高GaN基LED在照明和显示等领域的应用前景。
三、研究内容：1.对GaN基LED的光电性能进行分析和研究，分析其中的问题和瓶颈。
2.从材料角度出发，研究GaN材料的表面平整度和晶格缺陷等对LED性能的影响，并寻找制备条件方面的优化方法。
3.从器件结构角度出发，研究p型和n型掺杂剂的优化，以及LED 微米厚度和接口结构等因素对LED性能的影响。
4.探索新的GaN基LED制备技术，如近红外光波段的LED、β-Ga2O3和AlGaN等材料在LED中的应用等，为GaN基LED的性能提升和应用领域的拓展提供新的方向和思路。
四、研究方法：1.采用理论计算和模拟分析的方法，对材料的表面平整度和晶格缺陷等因素进行分析和研究。
2.采用物理气相沉积（PVD）、有机金属气相沉积（MOCVD）等常见的LED制备方法，对p型和n型掺杂剂的优化、LED微米厚度和接口结构等因素进行研究。
3.采用新型的制备方法如分子束外延（MBE）、电子束蒸发（EBE）等，对GaN基LED的制备技术进行探索和研究。
五、研究成果及意义：通过本研究，可以进一步探索GaN基LED的结构优化和制备技术，提高LED的光电性能和应用前景，并为LED在照明和显示等领域的发展提供新的方向和思路。
此外，还可以进一步提高LED在照明领域的能效和电能利用率，推动可持续发展。
GaN基LED中极化效应的研究与应用的开题报告
GaN基LED中极化效应的研究与应用的开题报告一、研究背景GaN基LED（氮化镓基发光二极管）是一种新型高亮度发光器件，具有发光效率高、寿命长、表面亮度高等优点，在照明、显示、通信等领域有广泛应用前景。
GaN基LED从理论上应该没有自由载流子的极化，在操作过程中，电场垂直于材料的c轴方向会导致极化电荷的累积，而极化效应则会引起电学和光学性质的变化。
近年来，学者们对GaN基LED的极化效应进行了广泛研究，探究其中的物理机制和应用价值。
二、研究内容和目的本课题拟着重研究GaN基LED中的极化效应，通过实验方法和理论分析，探讨其在发光效率、强度、波长、频率响应等方面的作用机制，寻找极化效应在GaN基LED设计和制造中的应用价值。
具体包括以下内容：1、研究GaN基LED的极化效应在光电性能中的作用机制。
2、通过多种实验方法，测量和分析GaN基LED的极化效应对发光效率、强度、波长、频率响应等性质的影响，探究其影响程度和影响规律。
3、结合理论分析，探讨极化效应在GaN基LED设计和制造中的应用价值，尝试提出一些可行的改进方案。
三、研究方法和技术路线1、研究方法（1）实验方法：采用多种实验方法，如光电特性测试、寿命测试、光谱分析等方法，测量和分析GaN基LED中的极化效应。
（2）理论分析：运用物理学的基本理论，结合实验数据进行分析，探讨极化效应在GaN基LED设计和制造中的应用价值。
2、技术路线（1）GaN基LED的样品制备（2）光电特性测试（3）数据处理（4）理论分析与应用研究四、预期成果通过对GaN基LED中极化效应的研究与应用，预计可以获得以下成果：1、揭示GaN基LED中的极化效应在发光效率、强度、波长、频率响应等方面的作用机制。
2、测量和分析GaN基LED的极化效应对光电性能的影响，探究其影响程度和影响规律。
3、结合理论分析，探讨极化效应在GaN基LED设计和制造中的应用价值，提出一些可行的改进方案。
Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率的研究的开题报告
Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率的研究的开题报告一、选题背景随着LED技术的飞速发展，蓝光LED已经成为了照明、显示、通讯等多个领域的重要光电器件，其在市场上的应用前景也日益广阔。
而Si衬底GaN基蓝光LED芯片具有优异的热稳定性和可靠性，成为近年来研究的热点。
二、研究目的本文旨在探究Si 衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率变化的原因，通过实验方法分析其表面结构、晶体缺陷、内部应力等因素与出光效率之间的关系，为进一步提高其出光效率提供重要理论基础。
三、研究内容本研究的主要内容包括：1. Si衬底GaN基蓝光LED芯片的制备工艺研究；2. 实验方法的设计与具体实施；3. 对实验结果进行分析与处理；4. 结合文献资料，讨论蓝光LED芯片的出光效率变化的原因。
四、研究方法本文采用以下研究方法：1. 首先，通过文献调研、资料分析等途径查阅相关文献，掌握现阶段Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率变化的研究现状。
2. 其次，建立实验模型，通过样品制备、表面分析、结构分析等实验手段，探究各因素对芯片出光效率的影响。
3. 最后，通过实验结果分析，探究各因素与芯片出光效率之间的关系。
五、研究意义本文的研究将有助于深入探究Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率变化的原因，为进一步提高其出光效率提供参考和指导。
此外，本研究还将有助于推动蓝光LED技术的发展，为相关领域的应用提供技术支持。
六、预期成果预计本文的主要成果包括：1. 掌握Si 衬底GaN基蓝光LED芯片的制备工艺及相关实验方法；2. 研究Si 衬底GaN基蓝光LED芯片的表面结构、晶体缺陷以及内部应力等因素对其出光效率的影响；3. 结合文献资料，深入分析各因素对芯片出光效率变化的原因。
七、研究计划本文的研究计划主要分为以下几个阶段：1. 阶段一：文献调研和实验模型的建立（预计2周）；2. 阶段二：实验数据的采集和结果的分析（预计4周）；3. 阶段三：实验结果与文献资料的结合，深入探究芯片出光效率变化的原因（预计2周）；4. 阶段四：论文撰写和修改（预计3周）。
GaN基白光LED研究的开题报告
CdTe纳米晶/GaN基白光LED研究的开题报告（注：以下为参考范文，仅供参考）一、研究背景白光发光二极管（LED）是目前最具应用前景的照明光源之一，但目前广泛采用的蓝色LED配合黄色荧光粉发射出白光的方式有一定的缺陷，如荧光粉易受激光器光束加热而失效、色温容易波动、色彩还原度不够高等。
因此，研究新型白光LED的光源仍然具有重要意义。
II. 研究目的本次研究旨在通过CdTe纳米晶和GaN基材料的结合，制备出新型的白光LED，以提高其光电性能和应用的可靠性。
III. 研究方法1. CdTe纳米晶的制备采用无溶剂热法制备CdTe纳米晶，通过合成实现纯度和形貌的控制。
同时，通过改变反应条件，可实现CdTe纳米晶的大小和形状的调控。
2. GaN基材料的制备采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在蓝宝石基底上生长GaN基材料，通过要控制生长时间、温度、流量气体等条件，实现GaN基材料用于LED器件的基底。
3. 白光LED的制备将CdTe纳米晶分散至GaN基材料上，并在其中注入激发层及掺杂层，通过电流驱动激发层产生电子空穴复合，产生可见光，从而实现白光LED发光。
IV. 研究意义1. 制备出新型白光LED，解决当前传统白光LED存在的缺陷。
2. 研究CdTe纳米晶和GaN基材料的结合，对于二者的应用以及相互作用，能够为大量材料的研究提供新的思路。
3. 应用CdTe纳米晶和GaN基材料制备白光LED，对于提高半导体光电性能和照明设备的可靠性，有重要意义。
V. 研究进度安排1. 前期准备阶段（1-3周）：准备实验所需材料、学习相关文献资料、熟悉实验设备及操作流程。
2. CdTe纳米晶的制备阶段（4-6周）：优化制备实验方案，确定反应条件，制备出CdTe纳米晶样品，并通过SEM、XRD、TEM等手段进行表征和分析。
3. GaN基材料的制备阶段（7-9周）：通过MOCVD方法，在蓝宝石基底上生长GaN基材料，完成样品制备，通过XRD、SEM等手段进行表征和分析。
GaN基大功率蓝光LED的MOCVD生长和改善效率骤降特性的研究的开题报告
GaN基大功率蓝光LED的MOCVD生长和改善效率骤降特性的研究的开题报告题目：GaN基大功率蓝光LED的MOCVD生长和改善效率骤降特性的研究背景：在新型光电器件中，蓝光LED作为一种重要的光电器件得到了广泛应用。
然而，GaN基大功率蓝光LED的实际应用还面临着许多挑战，如生长效率低、外量子效率低、热管理问题等。
因此，研究如何提高大功率蓝光LED的生长和效率已成为一个热门的领域。
本文将对GaN基大功率蓝光LED的MOCVD生长和改善效率骤降特性进行研究，以期为解决实际应用问题提供理论和实践指导。
研究计划：1.回顾GaN基大功率蓝光LED的研究历程和目前存在的问题。
2.分析影响GaN基大功率蓝光LED生长和效率的因素。
3.采用MOCVD生长技术制备GaN基大功率蓝光LED晶体，在不同生长条件下探究其生长机理和影响因素。
4.设计具有优异性能的GaN基大功率蓝光LED器件结构，并进行制备和测试。
5.分析并优化GaN基大功率蓝光LED的外量子效率和热管理性能，提高其实际应用价值。
预期成果：1.深入了解GaN基大功率蓝光LED的研究现状和未来发展趋势。
2.研究出一种高效可控的MOCVD生长技术，制备出具有优良性能的大功率蓝光LED晶体。
3.设计出结构优化的GaN基大功率蓝光LED器件，并测试其光电性能。
4.提高GaN基大功率蓝光LED的外量子效率和热管理性能，为其实际应用提供理论和实践指导。
总结：本文将对GaN基大功率蓝光LED的MOCVD生长和改善效率骤降特性进行研究，通过优化生长条件、改进器件结构和热管理等方面，提高GaN基大功率蓝光LED的性能，为其实际应用提供理论和实践指导。
GaN基LED光电性能的研究中期报告
GaN基LED光电性能的研究中期报告一、研究背景GaN基LED是近年来研究的热点之一，它因其广泛的应用前景而备受关注。
研究GaN基LED的光电性能是至关重要的，因为它可以帮助我们了解LED的基本性质和改进LED器件的性能。
本文旨在介绍GaN基LED的光电性能研究的中期报告。
二、研究现状目前已经有很多关于GaN基LED的光电性能研究，包括器件结构的设计、材料生长和制备等方面。
其中，研究GaN材料的物理和电学性质是非常重要的。
研究者通过实验方法探究了LED的电气特性、光谱特性、波长转移、量子效率和蓝移等方面的性质。
通过这些实验，可以得到LED的性能曲线，了解其在不同条件下的性能变化以及不同材料和工艺对其性能的影响。
三、研究计划本研究计划分为以下几个方面：1. 提高GaN材料的质量，改进其生长工艺。
2. 设计优化LED的器件结构，提升其性能。
3. 研究LED的电气特性、光谱特性、波长转移、量子效率和蓝移等方面的性质。
4. 探究表面处理对LED的性能的影响。
5. 发掘、利用和改进LED的应用。
四、研究成果1. 通过改进GaN材料的生长工艺，提高其质量。
2. 设计了优化LED的器件结构，提升了LED性能。
3. 通过实验研究了LED的电气特性、光谱特性、波长转移、量子效率和蓝移等性质，得到了LED的性能曲线。
4. 探究了表面处理对LED的性能的影响，能够提高LED的发光效率和稳定性。
5. 发掘了一些新的LED应用，通过改进LED的应用，提高其性能。
总的来说，本研究在GaN基LED光电性能研究方面取得了显著进展，优化了LED的性能，并探究了LED的新应用。
GaN基LEDs可靠性分析
(3) ESD使得p-n结变短;
(4)由于塑料透镜与LEDs发出的短波相互作用，达到一定高温，使透镜性能退化；
(5)在一定的高温条件下，磷层的棕变。
当电流流过LEDs器件有源区，或者达到一定的高温操作，或是置于反偏电流及ESD条件下都可能使退化机理被激发或加剧，并且所有这些因素在LEDs的正常操作过程中都有可能发生。在正常操作条件下，LEDs能够达到相对高的能量扩散（ 的LEDs能够耗散2-4W的电功率），进而达到相对高的结温（＞ ）。在高温下能够强有力的影响LEDS的寿命,因为以上所列的许多衰减机理都是由热激发的。当GaN基LEDs用于需要严格控制电流的情况下时，必须确保它有很强的防静电放电能力。
图（三）a是在电流应力为 ，寿命测试时间为1000小时，光功率随电流的变化即(L–I)。图（三）b是同一个LED在不同测试阶段，内量子效率随电流的变化曲线。如图1（a）所示再在低的电流应力下，LED发出的光功率显著减少。另一方面，对于高的测试电流（ ），随着老化时间的增加，LED的光功率并没有探测出明显的变化。这一结果显示应力导致了LED有源区非辐射复合中心的产生 ，再低的测试电流下，这些复合中心能够俘获注入的载流子并使其通过非辐射复合中心复合。另一方面，在高的测试电流下，复合中心会因为高密度的注入载流子而饱和，这样他就不能有效地限制LED的内量子效率。这一结果使得η−I特性曲线在低电流下发生了偏移，并且由于增加了非辐射复合，使得器件的最大外量子效率减小。相似的衰退机理已经在文献中被报道过了 ，并被解释成如下机理：（1）通过光电分光技术和噪声测试分析得出靠近有源区的非辐射缺陷增加 （2）Mg相关的络合物通过分解扩撒到器件的有源区。（3）器件的有源区产生了氮空位 。所有这些机理都会增加非辐射复合率，因此引起LEDs光谱的衰减。图（3）对于样品的I–V特性曲线进行细致的分析可以看出直流应力也能够使得反向电流和(V <2 V)的正向偏置电流增加。图三的结果支持了假说即：应力能够增加样品中有源区缺陷的增殖 。
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• • • • • 1. LED发展趋势 2. LED效率衰减的原因 3. LED效率衰减的解决途径 4. 我们可以开展的工作 5. 结论
LED发展趋势
• 作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度； 低热量；长寿命；可回收利用的优点，被称为21世纪最有 发展前景的绿色照明光源。Ⅲ-Ⅴ族 GaN 基 LED 因发光波 长涵盖了整个可见光波段，而备受关注。随着现有LED制 造技术的成熟，LED向高亮度；大功率；低损耗方向发展， 这就要求LED有大的注入电流，但GaN基LED随着注入电 流的增加效率衰减是制约其发展的一个重要原因。更重要 的是，对于其效率衰减的原因还没有一个明确的解释。
俄歇复合的抑制
宽井是抑制俄歇复合的有效方法，飞利浦支持俄歇复 合的说法，因此也赞同采用宽井来削减效率衰减。
Y.F. Li 研究了井宽对LED效率衰减的影响，他发现随着井 宽的变宽，LED效率峰向大电流方向移动，效率衰减明显 改善。
如左图所示，随着井宽 从0.6nm 增加到1.5nm LED的效率衰减明显改 善.
Y.L. Li et al. Appl. Phys. Lett, 91, 181113 (2007)
削减极化（一）
• 采用非极性的衬底，S. C. Ling 研究了非极性的m 面蓝宝 石和极性的 c 面蓝宝石上 LED 的效率衰减，他发现对于 m 面蓝宝石上的LED即使注入电流达到100A/cm2效率衰减仅 13% ，而对于 c 面蓝宝石上的 LED 效率衰减为峰值的 50% 。 左图为m 面和 c 面蓝 宝 石 的 ED 光强和外 量子效率
1. Y.-L. Li et al, Appl. Phys. Lett. 91, 181113（2007）
2, 011113 (2009) 3.S.C. Ling et al. Appl. Phys. Lett. 96, 231101 (2010) 4.M.F.Schubert et al. Appl. Phys. Lett. 93. 041102 (2008)
LED效率衰减原因
• LED效率的衰减主要有两种情况，一：量子井中电子空穴 复合但并未产生光子，即所谓的非辐射复合。二：电子空 穴注入浓度不一，电子越过量子井而产生漏电流。上述两 种情况都可导致LED效率的衰减，但是导致这两种情况发 生的原因却有很多不同的说法。目前，主流说法包括俄歇 复合1；极化效应2,3,4；位错密度5；大的空穴质量和低注入 6,7,8 （载流子均匀性）。
样品A低位错密度 样品B高位错密度 从b图可以看出样品B的效率 衰减明显比样品A的效率衰减弱
空穴的有效质量和注入效率的考虑
• 大的空穴有效质量，低的空穴迁移率使得空穴很难越过量 子井势垒，进入其它量子井中，因此空穴主要存在于最接 近P区的量子井中。电子阻挡层对空穴也有一定的阻挡作 用，再加上低的P型参杂浓度，使得空穴的注入效率明显 不如电子。 C面蓝宝石LED电子空穴分 布，我们发现电子在量子井 中基本上均匀分布，而空穴 主要存在于最接近于p区的 量子井中。
S. C. Ling et al. Appl. Phys. Lett, 96, 231101 (2010)
LED效率衰减解决途径
• 位错和异质结结温同样被视为LED效率衰减的可能原因， 但随着LED制造技术的成熟，位错和结温可以通过一定的 方式削减；降低，但是对于效率衰减的改善并不明显，因 此在效率衰减的解决途径上我们主要考虑三点，一：抑制 俄歇复合 二：削减极化 三：增加空穴的注入；改善空穴 分布均匀性。
5.M.F.Schubert et al. Appl. Phys. Lett, 91, 231114 (2007) 6.X.F. Ni et al. Appl. Phys. Lett, 93, 171113 (2008)
7.J.Q. Xie et al. Appl. Phys. Lett, 93, 121107 (2008)
变温PL谱
• 通过变温PL谱我们得到相对内量子效率，我们发现相对内 量子效率随着井宽的增加而下降，主要原因是，薄井中电 子空穴波函数空间交叠，导致高的内量子效率，随着井宽 的增加，内部极化增加导致电子空穴波函数分离，以致电 子空穴空间分离，使辐射复合率下降。极化是靠载流子的 注入来补偿的，一般情况下，对于宽井，内部极化很强， 即使在 200A/cm2 的注入电流下，也会导致电子空穴的分 离。虽然宽井能够改善 LED 的效率衰减，但并不能改善 LED的效率，因此在LED产业上一般不采用这种方法，只 有在实验室研究上才会使用。俄歇复合是LED效率衰减的 一种可能原因，但是目前还没有实验能直接证明俄歇复合 是效率衰减的主要原因，只能通过间接的实验证明，飞利 浦公司也是如此。
极化的影响：极化效应一方面使 得半导体的能带弯曲，降低空穴 注入效率，一方面在异质结表面 产生极化电荷，降低LED效率。
极化效应下LED能带图
位错影响
• Martin F. Schubert 研究了位错密度对LED效率衰减的影 响，通过对两组不同位错密度的样品的分析，他发现低位 错密度的样品有一个明显的EQE峰，随后效率开始衰减， 对于高位错密度的样品，EQE峰值降低，效率衰减也随之 降低。这就说明，位错不是效率衰减的主要原因。
俄歇复合
• 俄歇复合：半导体中，载流子从高能级到低能级的跃迁， 电子和空穴复合时把能量通过碰撞而转移给另一个电子或 另一个空穴的复合过程叫俄歇复合。这是一种非辐射复合。 这种复合不同于带间直接复合，也不同于通过复合中心的 间接复合，俄歇复合是电子和空穴的直接复合而同时将能 量交给另一个自由载流子的过程。
8. X. Ni et al. Proc. of SPIE Vol. 72161W-1 (2010)
俄歇复合示意图
极化效应
• 极化分为自发极化和压电极化。在一定温度范围内，单位 晶胞正负电荷中心不重合，形成偶极矩，这种无外电场作 用下存在的极化现象成为自发极化。压电极化：在电介质 的极化方向上施加电场，电介质变形并在电介质的两个相 对表面产生正负相反的电荷。