GaN基发光二极管外量子效率研究进展
GaN基LED器件中影响其光电性能的主要因素研究
GaN基LED器件中影响其光电性能的主要因素研究随着社会发展,能源消耗日益增多,与此同时随着能源的消耗环境污染也越来越严重,在这样的大环境下进行推广能源节约和保护环境战略十分有必要,而在光电领域,发光二极管(LED)作为一种高技术下的绿色照明能源以其独特的节能环保特点逐渐受到大众的青睐,因此许多学者都开始注重对发光二极管性能进行研究,尤其在应用时的光电性能成为大众关注的焦点。
本文通过对发光二极管器件中的光电性能影响因素进行分析和研究,在进行照明时电流和结温都会产生一定的影响,提出增强LED光电性能的方法。
从整体上看本文首先对GaN的基本结构极化、物理性质、化学性质和光电性质进行简单的分析,然后提出能够有效增强LED光电性能的方式。
其次从电流和结温的角度进行分析,提出GaN基对LED光电性能的关系,最后提出利用复合光子晶体结构提高LED光提取效率的方式,并指出提高的倍数。
gan基发光二极管研究
gan基发光二极管研究gan基发光二极管(Gallium-Insulated-gate BipolarTransistor,Galinel-Insulated-gate Bipolar Transistor,简称GIBJT)是一种新型的半导体器件,具有高亮度、高颜色饱和度、低功耗等优点,因此在显示技术、半导体传感器、LED照明等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍GAN基发光二极管的原理、结构、性能及应用,并对GAN基发光二极管的研究现状、未来发展方向进行探讨。
一、GAN基发光二极管的原理GAN基发光二极管是一种基于GIBJT的改进型器件,它通过将GIBJT的基极和发射极分开,并在基极上添加一个正反馈回路,使得GIBJT的发射极能够更加积极地发射光线。
与传统的GIBJT相比,GAN基发光二极管具有更高的发射效率和更好的发光稳定性。
具体来说,GAN基发光二极管的工作原理如下:1. 将GIBJT的基极和发射极分别连接到两个电源电压上。
2. 通过一定的电路设计,将基极电流转换为发射极电流,使得发射极能够积极地发射光线。
3. 发射极发射的光线经过一系列光学器件的放大和处理,最终到达显示器或传感器等接收端。
二、GAN基发光二极管的结构GAN基发光二极管的结构主要包括基板、驱动电路和封装三个部分。
1. 基板基板是GAN基发光二极管的主要组成部分,主要由Galinel晶体、硅材料、金属等构成。
Galinel晶体是GAN基发光二极管的核心部分,具有高透明度、高折射率等特点,能够反射和吸收光线。
2. 驱动电路驱动电路是GAN基发光二极管的控制电路,用于控制基极电流和发射极电流的流动,从而实现GAN基发光二极管的发光功能。
驱动电路主要包括电源、开关、反馈电路等部分。
3. 封装封装是GAN基发光二极管的保护电路,用于保护基板和驱动电路免受外界干扰和损坏。
常见的封装材料包括陶瓷封装、金属封装等。
三、GAN基发光二极管的性能1. 亮度GAN基发光二极管的亮度比传统的GIBJT更高,可以满足夜间显示和室内照明的需求。
提高GaN基发光二极管外量子效率的途径
2010年第3期中国照明电器CHINA LIGHT＆LIGHTING15提高GaN基发光二极管外量子效率的途径李为军（国家电光源质量监督检验中心（上海）、国家灯具质量监督检验中心、上海时代之光照明电器检测有限公司，上海200233）摘要发光二极管（LED）的低外量子效率严重制约了LED的发展，本文主要介绍了提高GaN基LED 外量子效率途径的最新进展，包括芯片非极性面/半极性面生长技术、分布布拉格反射层（DBR）结构、改变LED基底几何外形来改变光在LED内部反射的路径、表面粗化处理，以及新近的光子晶体技术和全息技术等。
并对纳米压印与SU8相结合技术在提高LED外量子光效率方面进行了初步探索。
关键词外量子效率芯片非极性面/半极性面生长技术分布布拉格反射层（DBR）结构光子晶体技术和全息技术纳米压印技术与SU8技术Improvement of the External Quantum Efficiency of GaN－based LEDsLi Weijun（National Light Source Quality Supervision Testing Center（Shanghai），China National Lighting Fitting Quality Supervision Testing Center，Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd.，Shanghai200233）Abstract：The low external quantum efficiency ties up the development of LEDs.This article mainly introduces recent research progress of increasing the external quantum efficiency of GaN-based LEDs.The ways of improvement mainly include that micro-surface roughening，micro-pattern substrates and distributed Bragg reflector（DBR）structure.Of course，recent methods，for example，non-polar or semi-polar plane growth technology，photonic crystal and holography technology are also discussed.At the same time，preliminary study on the combination of nano-imprint lithography and SU8technology is also noted in this paper.Key words：external quantum efficiency；non-polar or semi-polar plane growth technology；distributed Bragg reflector（DBR）structure；photonic crystal and holography technology；nano-imprint lithography and SU8technology1GaN基LED发展的历史和研究现状20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光LED 的关键技术。
InGaN_GaN多量子阱势垒层掺In工艺及其应用研究_吕拴军
目录
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第一章 绪论 ......................................................................................................................... 1 1.1 引言 ......................................................................................................................... 1 1.2 LED 发光二极管的优势 ....................................................................................... 1 1.3 LED 的发展历程及国内外研究比较 .................................................................. 2 1.4 本文研究的目的与意义 ....................................................................................... 4 第二章 GaN 的有关性质与材料的外延生长 ................................................................... 5 2.1 GaN 材料的基本性质 ........................................................................................... 5 2.1.1 GaN 的晶体结构 ........................................................................................ 5 2.1.2 GaN 的化学性质 ........................................................................................ 5 2.1.3 GaN 的电学性质 ........................................................................................ 6 2.1.4 GaN 的光学性质 ........................................................................................ 6 2.2 GaN 材料的生长 .................................................................................................... 6 2.2.1 衬底的选择 ................................................................................................ 6 2.2.2 外延方法的选择 ........................................................................................ 8 2.2.3 GaN 基 LED 关键材料的外延生长 ....................................................... 11 2.2.4 GaN 基 LED 外延生长小结 .................................................................... 13 第三章 LED 基本特性简介 ............................................................................................. 15 3.1 LED 发光的基本原理 ......................................................................................... 15 3.2 LED 的主要特性 .................................................................................................. 16 3.2.1 LED 的伏安（ V-I）特性 ........................................................................ 16 3.2.2 LED 的光谱特性 ...................................................................................... 17 3.2.3 LED 的热特性 .......................................................................................... 18 第四章 LED 发光效率的影响因素及提高措施 ............................................................ 19 4.1 影响 LED 发光效率的主要因素 ....................................................................... 19 4.2 提高发光效率的各种有效手段 ........................................................................ 20 4.2.1 内量子效率提高的措施 ......................................................................... 21 4.2.2 外量子效率提高的措施 ........................................................................... 23 第五章 GaN 基 LED 的多量子阱垒层掺 In 研究 ......................................................... 29 5.1 多量子阱垒掺 In 实验部分 ............................................................................... 29 5.1.1 实验准备 .................................................................................................. 29 5.1.2 实验样品制备 .......................................................................................... 30 5.1.3 实验测试手段 ........................................................................................... 31 5.2 多量子阱垒层掺 In 实验数据与讨论 ............................................................... 32
侧壁粗化提高GaN基发光二极管出光效率的研究
体材 料 向外 出射 时 ， 受到全反射效应 的限制 ， 只有 少 部分 处 于逃 逸 光 锥 内 的 光 能 够 辐 射 到 自 由空 间 ， 而 大部 分 的光 经 过 多 次 全 反 射 后 最 终 被 半 导 体 材 料 、
有源 层 或 者 金 属 电 极 吸 收 并 转 化 成 热 量 ， 导 致 芯 片 出光 效 率 不 高 ． 现 阶段大 多数 方 法 都倾 向 于 采 用 各 种 技 术 在 芯 片表 面制 备 微 结 构 ， 例如传统 芯片 的 Ｐ — Ｇａ Ｎ 表 面 粗 化＿ ４ ‘ 引、 倒 装 芯片 的蓝 宝石衬 底表 面粗 化 ＿ ７ ］ 、 薄膜 芯 片 的 ｎ — Ｇａ Ｎ 表面粗化＿ ９ 。 。 等， 以提 高 Ｌ Ｅ Ｄ 芯 片 的 正 面 出光 ． 然而， 通 过 侧 壁 粗 化 来 增 加 芯 片 侧 面 出光 的 研
等［ １ ２ ＿ 发现 使用 Ｓ ｉ Ｏ 作 为感 应 耦 合 等 离 子体 （ Ｉ Ｃ Ｐ ） 刻 蚀 掩膜 在侧 壁制 备 出 的微 米 级半 圆状 粗 化 结构 ， 可 以 使 芯片 的输 出光 功 率 增 加 １ Ｏ ． ７ ． Ｈｕ ａ ｎ ｇ等 采 用 以聚苯 乙烯 球 为 掩 膜 图形 的 自然 光 刻 技 术 和 Ｉ Ｃ Ｐ刻 蚀 技术 制备 出具 有 纳 米 柱 状 侧 壁 粗 化 结 构 的氮 化 物 Ｌ Ｅ Ｄ， 其输 出光 功率也 明显 增 加． 事实上 ， 这 些方 法 较 少 被人 采纳 和推 广 ， 主要 原 因是 侧壁 粗 化 通 常需 要 引
氮化镓基Micro-LED_侧壁对外量子效率的影响及侧壁处理技术综述
文章编号 2097-1842（2023）06-1305-13氮化镓基Micro-LED 侧壁对外量子效率的影响及侧壁处理技术综述邝 海*，黄 振，熊志华，刘 丽（江西科技师范大学 江西省光电子与通信重点实验室, 江西 南昌 330038）摘要：氮化镓基Micro-LED 具备高亮度、高响应频率、低功耗等优点，是未来显示技术和可见光通信系统的理想选择，但是目前外量子效率（EQE ）低下这一问题严重影响其规模化量产及进一步应用。
为了突破EQE 低下这一瓶颈，通过分析Micro-LED 外量子效率的影响因素，得知EQE 下降的主要原因包括侧壁缺陷引起的载流子损耗及非辐射复合。
总结了侧壁缺陷对载流子输运及复合的影响。
综述了目前常用的侧壁处理技术及修复方法，指出现有侧壁处理方法较为笼统、针对性不足且载流子与侧壁缺陷的作用机理并不十分清楚。
提出应深入系统地研究侧壁缺陷种类和分布、载流子与侧壁缺陷作用机制及侧壁处理过程中的缺陷修复模式。
本文为提高外量子效率、加快Micro-LED 商业化量产进程提供设计思路和理论依据。
关 键 词：侧壁缺陷；微发光二极管；外量子效率；载流子；侧壁钝化中图分类号：TN312 文献标志码：A doi ：10.37188/CO.2023-0091A review of the effect of GaN-Based Micro-LED sidewall on externalquantum efficiency and sidewall treatment techniquesKUANG Hai *，HUANG Zhen ，XIONG Zhi-hua ，LIU Li（Key Laboratory for Optoelectronics and Communication of Jiangxi Province ,Jiangxi Science Technology Normal University , Nanchang 330038, China ）* Corresponding author ，E-mail : haizi 411@Abstract : Micro-LEDs offers the benefits of high brightness, high response frequency, and low power con-sumption, making them an attractive candidate for future display technologies and Visible Light Communica-tion (VLC) systems. Nonetheless, their low External Quantum Efficiency (EQE) currently impedes their scaled mass production and further applications. In order to break through the bottleneck of low EQE, we conducted an analysis of Micro-LED external quantum efficiency’s contributing factors. The influencing收稿日期：2023-05-15；修订日期：2023-06-02基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目（No. GJJ2201338)；国家自然科学基金（No. 12364013)；江西科技师范大学博士科研启动基金项目（No.2019BSQD020)；中央引导地方科技发展资金项目（No. 2022ZDD03088)Supported by Science and Technology Research Project of Jiangxi Education Department (No. GJJ2201338);National Natural Science Foundation of China (No. 12364013); Doctoral Research Foundation of Jiangxi Sci-ence and Technology Normal University (No. 2019BSQD020); Government Guides Local Science and Techno-logy Development Funds(No. 2022ZDD03088)第 16 卷 第 6 期中国光学（中英文）Vol. 16 No. 62023年11月Chinese OpticsNov. 2023factors for EQE are analyzed. It is concluded that the carrier loss and non-radiative recombination caused by sidewall defects are the main reasons for the decrease in EQE. In addition, we summarized the impact of sidewall defects on carrier transport and composites, and we also reviewed the commonly used sidewall treat-ment technology and repair methods, and pointed out that the existing sidewall treatment methods are helpful but insufficient for improving EQE, and the mechanism of carrier interaction with sidewall defects is not very clear. It is suggested to carry out a thorough and systematic study on the types and distribution of sidewall de-fects, the mechanism of carrier and sidewall defects, and the defect repair mode in the sidewall treatment pro-cess. Finally, future development trends are projected. This paper offers design ideas and theoretical founda-tions to enhance the external quantum efficiency and accelerate the process of commercialization and mass production of Micro-LEDs.Key words: defects on sidewall；micro-LED；external quantum efficiency；carriers；surface passivation1 引 言微发光二极管（Micro-Light-Emitting diode，Micro-LED）因具有其他光源不可比拟的优势而备受关注[1-6]。
GaN基太赫兹IMPATT二极管器件特性研究
GaN基太赫兹IMPATT二极管器件特性探究一、引言太赫兹（THz）波段是介于毫米波和红外波段之间的电磁波段，具有高频率、宽带宽、穿透力强等特点，广泛应用于安全检测、无损检测、生物医学等领域。
在太赫兹技术中，二极管是一种重要的器件，IMPATT（Impact Ionization AvalancheTransit-Time）二极管作为一种具有高频特性的二极管器件，被广泛探究和应用。
本文将对GaN基太赫兹IMPATT二极管器件特性进行探究，并探讨其在太赫兹技术中的应用前景。
二、GaN材料特性分析GaN（氮化镓）是一种III-V族化合物半导体材料，具有较大的能隙、高载流子浓度以及高电子迁移率等特点。
这些优点使得GaN材料在高频率、高功率应用中具有较大的优势。
对于太赫兹技术而言，GaN材料的高电子迁移率和高载流子浓度能够提供更高的工作频率和较大的输出功率。
三、IMPATT二极管基本原理IMPATT二极管是一种具有冲击电离雪崩过渡时间等特性的器件。
其工作原理如下：当在受电场作用下，当正向电压超过一定阈值时，电子会获得足够的能量碰撞到晶格中的原子，使其电离形成电子空穴对。
这一过程引起电子空穴对的增加，形成空间电荷区域。
通过引入外部负载，空电荷区域会产生电流，并导致整个器件工作。
四、GaN基太赫兹IMPATT二极管的制备和性能探究（一）制备GaN基太赫兹IMPATT二极管的制备主要包括以下步骤：先通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在GaN衬底上生长GaN材料，然后通过电子束光刻和离子刻蚀等工艺形成二极管结构。
最后进行金属电极的制备和封装。
该过程需要精密的工艺控制和材料优化，以确保二极管器件的性能满足要求。
（二）性能探究为了探究GaN基太赫兹IMPATT二极管的特性，需要对其电流-电压特性、频率响应、功率输出等进行测试和分析。
试验结果显示，在太赫兹频段，GaN基太赫兹IMPATT二极管能够提供高达数十瓦的输出功率，并具有较高的工作频率和较低的漏电流。
新蓝光LED目标80%外部量子效率
新蓝光LED目标80％外部量子效率由日本松下电工（Matsushita Electric Works Ltd）与美国加州大学圣塔芭芭拉分校（USCB）共同研究的计划，已开发出具有43.6％外部量子效率的发光二极管（LED）。
外部量子效率是LED亮度的指标，而其数值大约是现有设计的两倍（图1）。
研究结果是在2008年1月于加州圣荷西举行国际光学技术展览研讨会Photonics West 2008中发表。
除了亮度以外，其芯片有特别122˚宽广的光学发射角，使它适合用在照明应用。
研究员相信效率可以更为改善，而根据一位松下电工的来源透露他们的目标是80％，超过现有商业化LED 的1.5倍。
无蓝宝石基板这新LED的结构很明显的与现有普遍的设计不同，研究团队称该结构为「mega-cone」，为一个六方锥的氧化锌（ZnO），大约0.5mm高，镶嵌在GaN半导体放射层的顶端（图2）。
其放射层的后端是连接到SiO2的介电层，铝反射膜及Si芯片通过电极上。
基本上大部分的GaN LED 是平面的组件，以p-与n-型的GaN晶体堆栈在蓝宝石基板上。
根据松下电工先进技术联合实验室LED装置nBT小组发表者Akihiko Murai表示，「这独特结构的采用是以提高其光发射效率，而不是用来改善发射层内的内部量子效率」。
外部量子效率是内部量子效率的产物（在发射层内产生的光）及光从芯片所输出的效率。
研究者藉由增加后者制造更亮的LED。
有两个关键的方法来利用，首先是在发射点使用ZnO，原因是因为它2.1的高折射率。
折射率愈高，光从GaN发射层将整个反射在ZnO界面上就愈不可能。
第二点是将ZnO形成一个六方锥。
当光从芯片输出时，其锥体的形状能有效地扩大发射角。
此种形状使用ZnO晶体的技术，是在2006年由相同的团队所提出，但他们同时也使用了蓝宝石基板，而外部量子效率最大值只达到23.7％，低于预期。
Murai解释说，「我们相信其低的效率是由于蓝宝石基板的热传导系数很低、及其它的因素」。
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。
氮极性AlGaN_基隧道结深紫外LED
0 引 言AlGaN(Aluminum Gallium Nitride)基深紫外LED(Light Emitting Diode)具有安全环保㊁体积小㊁寿命长㊁节能等诸多优势,在杀菌消毒㊁生物医学检测㊁紫外线固化㊁工业光催化及照明等领域具有广阔的应用前景[1⁃3]㊂但目前AlGaN 基深紫外LED 的发光效率较低,外量子效率大多在10%以下[4]㊂而限制AlGaN 基深紫外LED 发光效率的主要原因之一是高Al 组分AlGaN 材料的P 型掺杂困难,使深紫外LED 器件的空穴注入效率较低㊁串联电阻较大[5⁃7]㊂已有研究表明,相比于目前广泛应用的金属极性AlGaN 材料,氮极性AlGaN 材料在深紫外LED 制备方面具有潜力[8⁃9]㊂由于氮极性与金属极性AlGaN 基LED 中极化电场的方向相反,从而有利于提升载流子向量子阱有源区的注入并增强有源区对载流子的限制[10]㊂同时,在Al 组分渐变增加(从0~0.3)的氮极性AlGaN 薄膜中可实现高浓度的三维空穴气,空穴浓度达1×1018cm -3[11]㊂三维空穴气的形成使组分渐变AlGaN 层的价带拉平㊁导带提升,不仅有利于LED 器件空穴的传输,还有助于抑制LED 器件电子的泄漏[11]㊂Zhao 等[12]研究结果表明,在氮极性AlGaN 基深紫外LED(~279nm)结构中引入组分渐变p ⁃Al x Ga 1-x N(x =0.65~0.75)作为空穴提供层兼电子阻挡层,可有效提高空穴注入效率㊁增加LED 器件峰值发光效率并显著缓解LED 器件在大电流下的效率下降(Efficiency droop)现象㊂为进一步改善氮极性AlGaN 基深紫外LED 的光电特性,笔者在前期氮极性组分渐变AlGaN 基深紫外LED 结构基础上,引入了n +⁃GaN /AlGaN /p +⁃GaN 隧道结结构㊂利用半导体器件模拟软件APSYS 对该隧道结LED 进行了光电特性的模拟仿真研究㊂半导体器件模拟软件是器件物理研究的工具,具有效率高㊁节省资金的特点,并对发现新的物理现象及器件设计具有重要作用㊂因此,将半导体器件模拟相关知识融入到 半导体器件物理”课程中,能有效提升学生对半导体器件物理知识的理解和探索㊂1 器件结构和仿真模型图1为APSYS 模拟仿真中所构建的氮极性AlGaN 基深紫外LED(~272nm)器件的结构示意图㊂其中图1a 为无隧道结参考LED 器件的结构示意图,称该器件为LED⁃A㊂其件结构由3μm 硅掺杂浓度为5×1018cm -3的n ⁃Al 0.65Ga 0.35N㊁5对Al 0.65Ga 0.35N(12nm)/Al 0.5Ga 0.5N(2nm)多量子阱(MQW:Multiple Quantum Well)有源区㊁100nm 沿生长方向Al 组分由0.65向0.75渐变的p ⁃Al x Ga 1-x N(Graded p ⁃Al x Ga 1-x N)和20nm 重掺的p +⁃GaN 欧姆接触层组成㊂LED⁃A 各层结构位于蓝宝石衬底(Sapphire substrate)上,其正㊁负电极分别设置在p +⁃GaN 和n ⁃Al 0.65Ga 0.35N 表面,其横向尺寸均为25μm㊂隧道结LED 器件的结构如图1b 所示㊂图1 模拟仿真中构建的有/无隧道结AlGaN 基深紫外LED 器件的结构示意图Fig.1 Schematic diagrams of the structure of the AlGaN⁃based deep ultraviolet LED device with /without tunnel junction constructed in the simulation 其在参考LED⁃A 的基础上引入了n +⁃GaN(50nm)/Al 0.4Ga 0.6N (4nm)/p +⁃GaN(50nm)隧道结结构,n +⁃GaN 中硅的掺杂浓度和p +⁃GaN 中镁的掺杂浓度分别为1×1020cm -3和4×1020cm -3㊂称该隧道结LED 为LED⁃B㊂除隧道结外,LED⁃B 的其余结构及材料参数与LED⁃A 相同㊂867吉林大学学报(信息科学版)第41卷模拟实验中,肖克莱⁃瑞德⁃霍尔(SRH:Shockley⁃Read⁃Hall)复合寿命和俄歇复合系数分别设置为10ns 和1×10-30cm 6/s [13⁃14],背景吸收系数和光提取效率分别设置为2000m -1和10%[15⁃16]㊂Al x 1Ga 1-x 1N /Al x 2Ga 1-x 2N 异质结的导带带阶(ΔE c )和价带带阶(ΔE v )之比ΔE c /ΔE v 设置为0.65/0.35㊂考虑缺陷导致的极化电荷屏蔽效应,LED 各层材料的极化因子设置为-0.4[17⁃18],负号表示各层材料的极性均为氮极性㊂实验中应用的其他材料参数见文献[19]㊂APSYS 模拟软件中涵盖了全面的材料和器件物理模型,其基于这些模型能进行泊松方程和载流子连续性方程等物理方程的求解计算,从而得到模拟器件的光电特性㊂2 模拟结果与分析图2为120A /cm 2电流密度下LED⁃A 和LED⁃B 在整个有源区内的电子浓度分布图,其中x 轴代表横向距离,y 轴代表纵向距离㊂图2中通过不同的颜色代表不同位置处电子浓度的对数,即log[电子浓度],电子浓度单位为cm -3㊂从图2可看出,LED⁃A 和LED⁃B 量子阱中的电子浓度峰值差异较小,均在1×1019cm -3附近㊂此外,LED⁃A 量子阱中的电子在x 轴0~50μm 范围内具有较高浓度,而在x 轴50~200μm 范围内电子浓度快速降低,表明LED⁃A 中的电子主要集中在正电极下方的量子阱中㊂对LED⁃B,可明显看到量子阱中电子浓度沿横向分布浓度差异较小,即LED⁃B 中的电子不仅从正电极区域下方注入量子阱,还能沿横向扩展注入量子阱有源区中,使电子在量子阱中的横向分布更为均匀㊂图2 120A /cm 2电流密度下LED 器件量子阱有源区中的电子浓度分布Fig.2 Electron concentration distribution in the active region of quantum wells ofLED devices at a current density of 120A /cm 2同时,模拟得到了120A /cm 2电流密度下空穴在LED⁃A 和LED⁃B 中量子阱有源区内的浓度分布情况,如图3所示㊂图3 120A /cm 2电流密度下LED 器件量子阱有源区中的空穴浓度分布Fig.3 Hole concentration distribution in the active region of quantum wells of LED devices at a current density of 120A /cm 2从图3可看出,空穴浓度在LED⁃A 和LED⁃B 中量子阱横向的分布均匀性结果与电子浓度的分布结果相近㊂根据模拟结果,取点发现LED⁃A 量子阱内的空穴浓度峰值为7.2×1018cm -3,而LED⁃B 量子967第5期张源涛,等:氮极性AlGaN 基隧道结深紫外LED阱内的空穴浓度峰值为4.4×1018cm -3,低于LED⁃A 的空穴浓度峰值㊂尽管LED⁃B 的空穴浓度峰值仅为LED 器件A 的60%,但采用隧道结结构的LED⁃B 在沿x 轴方向上的空穴浓度分布更加均匀㊂从图3还可看出,LED⁃A 仅在x 轴0~50μm 范围内具有较高的空穴浓度,而结构B 在沿x 轴方向上始终维持着较高的空穴浓度,说明LED⁃B 在整个有源区内部具有更高的空穴浓度,可为有源区的辐射复合过程提供更多的空穴㊂载流子浓度在量子阱中横向的分布情况能直接决定量子阱中电子⁃空穴对辐射复合率的横向分布情况㊂图4为120A /cm 2电流密度下LED⁃A 和LED⁃B 中量子阱有源区内电子⁃空穴对辐射复合率的分布图㊂根据模拟结果,得到LED⁃A 的辐射复合率峰值为1.19×1027cm -3㊃s -1,而LED⁃B 的辐射复合率峰值为5.2×1026cm -3㊃s -1,约为LED⁃A 的1/2㊂然而,LED⁃A 的辐射复合仅局限在正电极下方0~50μm 区域内的量子阱中,而LED⁃B 在器件量子阱的整个横向区域内(0~200μm)均存在较高的辐射复合率㊂这是因为LED⁃B 在量子阱整个横向区域具有较高浓度㊁较为均匀的电子和空穴分布,如图2和图3所示㊂因此,在深紫外LED 器件中引入隧道结结构可以避免载流子在电极下方集中注入量子阱有源区,有利于改善LED 的发光均匀性㊂需要注意的是,LED⁃A 的电流主要在正电极下方集中注入,这会引起正电极下方量子阱区域积累高浓度的电子和空穴,过高浓度的空穴会增加俄歇复合率,不利于器件发光效率的提升㊂图4 120A /cm 2电流密度下LED 器件量子阱有源区中辐射复合率分布Fig.4 Radiative recombination rate distribution in the active region of quantumwells of LED devices at a current density of 120A /cm 2图5a 和图5b 分别为LED⁃A 和LED⁃B 的内量子效率和光输出功率曲线㊂从图5中可看出,具有隧道结结构的LED⁃B 的峰值内量子效率为61.3%,明显高于无隧道结结构LED⁃A 的55.8%㊂另外,LED⁃A 的内量子效率随电流密度增加下降的更明显,其在600A /cm 2注入电流密度下的内量子效率为49.1%,内量子效率相比峰值效率下降了12.0%㊂而LED⁃B 在600A /cm 2注入电流密度下的内量子效率为58.6%,内量子效率相比峰值效率仅下降4.4%,约为LED⁃A 效率下降量的1/3㊂为此,通过APSYS 软件中所采用的内量子效率ηIQE 的计算公式ηIQE =I rad I rad +I nonrad =Bn 2An +Bn 2+Cn 3,(1)对其进行研究,其中n 为电子浓度,I rad =Bn 2为辐射复合率,B 为辐射复合率系数;I nonrad =An +Cn 3为非辐射复合率,其中An 为SRH 复合率,A 为SRH 复合系数,Cn 3为俄歇复合率,C 为俄歇复合系数㊂通过式(1)可看出,俄歇复合率与载流子浓度的3次方成正比,其受载流子浓度变化的影响较大㊂LED⁃A 正电极下方量子阱中较高浓度载流子的积聚会大幅增加俄歇复合率,使内量子效率偏低,尤其是在大电流密度下将产生较严重的内量子效率下降现象㊂对LED⁃B,其更强的电流扩展能力,使量子阱平面内的载流子浓度不易过高且更为均匀,可有效降低俄歇复合率,提升器件的内量子效率,并缓解器件在大电流密度下的效率下降㊂此外,从图5a 的光输出功率密度曲线也可看出,LED⁃B 的光输出功率密度大于LED⁃A,且其输出功率的差值随电流密度的增加而逐渐增大,表明LED⁃B 具有更好的发光特性㊂077吉林大学学报(信息科学版)第41卷图5 LED⁃A 和LED⁃B 的内量子效率㊁光输出功率和I⁃V 特性曲线Fig.5 Internal quantum efficiency ,light output power ,and I⁃V curves of LED⁃A and LED⁃B 图5c 为LED⁃A 和LED⁃B 的电流⁃电压特性曲线㊂可以看出LED⁃B 具有更低的开启电压(~6V),约为LED⁃A 开启电压(~12V)的一半㊂并且LED⁃B 的电流值随电压的增大而快速增加,说明LED⁃B 具有更低的串联电阻㊂假定器件尺寸均为200×200μm 2,则根据I⁃V 特性曲线斜率计算出LED⁃A 和LED⁃B 的串联电阻分别为166Ω和71Ω㊂LED⁃B 更低的串联电阻可有效降低器件工作时的产热量,同时也有利于提高器件的功率效率㊂以上结果表明,隧道结的引入不仅提升了氮极性AlGaN 基深紫外LED 的发光效率,还有效降低了器件的开启电压㊂3 结 语笔者采用半导体器件模拟软件APSYS,研究了带有n +⁃GaN /Al 0.4Ga 0.6N /p +⁃GaN 隧道结结构的氮极性AlGaN 基深紫外LED 的光电特性㊂研究结果表明,与无隧道结结构的参考LED 相比,隧道结LED 的电流扩展能力大大增强,有效避免了电子和空穴在正电极下方量子阱中的集中积聚,提高了载流子在量子阱平面内较为均匀的分布,降低了俄歇复合率,提升了器件的发光效率和开启电压㊂该研究结果对高性能氮化物深紫外LED 器件的制备具有指导意义㊂半导体器件模拟软件是器件物理研究的工具,具有高效率㊁节省资金的特点,并对发现新的物理现象及器件设计具有重要作用㊂如果学生在学习 半导体器件物理”课程的同时,加强对半导体器件模拟仿真的学习,将有助于对课程内容的深入掌握㊂参考文献:[1]YANG J,ZHAO D G,LIU Z S,et al.A 357.9nm GaN /AlGaN Multiple Quantum Well Ultraviolet Laser Diode [J].Journalof Semiconductors,2022,43(1):010501.[2]JIANG K,SUN X J,ZHANG Z H,et al.Polarization⁃Enhanced AlGaN Solar⁃Blind Ultraviolet Detectors [J].PhotonicsResearch,2020,8(7):1243⁃1252.[3]YU H B,MEMON M H,WANG D H,et al.AlGaN⁃Based Deep Ultraviolet Micro⁃LED Emitting at 275nm [J].OpticsLetters,2021,46(13):3271⁃3274.[4]LIANG S H,SUN W H.Recent Advances in Packaging Technologies of AlGaN⁃Based Deep Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes[J].Advanced Materials Technologies,2022,7(8):210502⁃210519.[5]REN Z J,YU H B,LIU Z L,et al.Band Engineering of Ⅲ⁃Nitride⁃Based Deep⁃Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes:A Review[J].Journal of Physics D:Applied Physics,2020,53(7):073002.[6]CHU C S,TIAN K K,CHE J M,et al.On the Impact of Electron Leakage on the Efficiency Droop for AlGaN Based DeepUltraviolet Light Emitting Diodes [J].IEEE Photonics Journal,2020,13(3):1600207.[7]LIANG Y H,TOWE E.Progress in Efficient Doping of High Aluminum⁃Containing Group III⁃Nitrides [J].Applied PhysicsReviews,2018,5(1):011107.[8]ZHUANG Z,ILDA D,OHKAWA K.Enhanced Performance of N⁃Polar AlGaN⁃Based Deep⁃Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes[J].Optics Express,2020,28(21):30423⁃30431.[9]GUO W,SUN H D,TORRE B,et teral⁃Polarity Structure of AlGaN Quantum Wells:A Promising Approach to Enhancing the Ultraviolet Luminescence [J].Advanced Functional Materials,2018,28(32):1802395.177第5期张源涛,等:氮极性AlGaN 基隧道结深紫外LED277吉林大学学报(信息科学版)第41卷[10]AKYOL F,NATH D N,KEISHNAMOORTHY S,et al.Suppression of Electron Overflow and Efficiency Droop in N⁃Polar GaN Green Light Emitting Diodes[J].Applied Physics Letters,2012,100(11):111118⁃1⁃111118⁃4.[11]YAN L,ZHANG Y,HAN X,et al.Polarization⁃Induced Hole Doping in N⁃PolarⅢ⁃Nitride LED Grown by Metalorganic Chemical Vapor Deposition[J].Applied Physics Letters,2018,112(18):182104⁃1⁃182104⁃4.[12]ZHAO Y B,DENG G Q,NIU Y F,et al.Performance Enhancement of an N⁃Polar Nitride Deep⁃Ultraviolet Light⁃Emitting Diode with Compositionally Graded p⁃AlGaN[J].Optics Letters,2022,47(2):385⁃388.[13]CHEN F M,HUANG M F,CHANG J Y,et al.Effects of Number of Quantum Wells and Shockley⁃Read⁃Hall Recombination in Deep⁃Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes[J].Optics Letters,2020,45(13):3749⁃3752.[14]KANG Y,YU H B,REN Z J,et al.Efficiency Droop Suppression and Light Output Power Enhancement of Deep Ultraviolet Light⁃Emitting Diode by Incorporating Inverted⁃V⁃Shaped Quantum Barriers[J].IEEE Transactions on Electron Devices, 2020,67(11):4958⁃4962.[15]LIU N N,GU H M,WEI Y,et al.Performance Enhancement of AlGaN⁃Based Deep Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes by Using Stepped and Super⁃Lattice N⁃Type Confinement Layer[J].Superlattice Microstructures,2020,141:1⁃6.[16]VELPULA R T,JAIN B,BUI H T,et al.Improving Carrier Transport in AlGaN Deep⁃Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes Usinga Strip⁃in⁃a⁃Barrier Structure[J].Applied Optics,2020,59(17):5276⁃5281.[17]HUANG P Y,XIAO L F,CHEN X F,et al.Efficiency Improvement of AlGaN⁃Based Deep Ultraviolet LEDs with Gradual Al⁃Vomposition AlGaN Conduction Layer[J].Optoelectronic Letters,2020,16(4):279⁃283.[18]KUO Y K,CHEN F M,CHANG J Y,et al.Design and Optimization of Electron⁃Blocking Layer in Deep Ultraviolet Light⁃Emitting Diodes[J].IEEE Journal of Quantum Electronics,2020,56(1):1⁃6.[19]VURGAFTMAN I,MEYER J R.Band Parameters for Nitrogen⁃Containing Semiconductors[J].Journal of Applied Physics, 2003,94(6):3675⁃3696.(责任编辑:张洁)第41卷 第5期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41 No.52023年9月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Sept.2023文章编号:1671⁃5896(2023)05⁃0773⁃07基于CST 的电磁脉冲效应分析仿真实验研究收稿日期:2022⁃11⁃02基金项目:吉林省教育厅科学技术研究基金资助项目(JJKH20231171KJ)作者简介:霍佳雨(1980 ),女,长春人,吉林大学高级工程师,博士,主要从事光电子技术研究,(Tel)86⁃131****2310(E⁃mail)huojy@㊂霍佳雨,高 博,史竟文(吉林大学通信工程学院,长春130012)摘要:为减小复杂多变的电磁环境对车辆的影响,利用三维电磁场仿真软件CST (Computer Simulation Technology)在车辆发动机舱建立线缆模型,研究不同因素对车辆电磁耦合效应的影响㊂通过仿真得到线缆长度㊁线缆距车底高度㊁线缆相对距离㊁线缆终端电阻㊁导体半径㊁绝缘层厚度等参数变化下,线缆感应电压和感应电流的峰值绘制关系曲线㊂这些结论可以为车辆线束设计提供理论指导,并为电磁防护设计中对于线缆导体半径选择㊁线缆相对距离㊁离地高度㊁线缆长度等提供依据㊂关键词:电磁脉冲;三维电磁场仿真软件CST;电磁防护;车辆线束;电磁辐射敏感度中图分类号:TN973.3文献标志码:AResearch on Simulation Experiment of Electromagnetic Pulse Effect Analysis Based on CSTHUO Jiayu,GAO Bo,SHI Jingwen(College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130012,China)Abstract :To reduce the influence of complex and changeable electromagnetic environment on vehicles,the cable model is built in the engine compartment by using the three⁃dimensional electromagnetic field simulation software CST(Computer Simulation Technology)to study the influence of different factors on the electromagnetic coupling effect of vehicles.Through simulation,the peak relationship curves between induced voltage and induced current in the cable are drawn when the parameters such as cable length,cable height from the bottom of the car,cable relative distance,cable terminal resistance,conductor radius,and insulation layer thickness change.These conclusions can provide theoretical guidance for the design of vehicle wire harnesses,and provide a basis for the conductor radius selection,cable relative distance,height from the ground,and cable length in electromagnetic protection design.Key words :electromagnetic pulse;computer simulation technology(CST);electromagnetic protection;vehicle harness;electromagnetic radiation susceptibility 0 引 言随着微电子技术的飞速发展,现代车辆使用的电子设备越来越多㊂集成电路的复杂化㊁小型化,导致车辆电控系统电磁敏感性不断提升[1⁃2]㊂大功率电磁脉冲不仅会对车辆的电子设备造成直接伤害,还会通过天线㊁线束或孔径进行强耦合,对车内设备造成间接损坏[3⁃4]㊂线束是连接车内各种电子设备的纽带,也是车辆系统引入电磁脉冲威胁的关键性耦合途径㊂以车辆线束为对象,研究其可能遭遇的强电磁脉冲威胁㊁防护加固思路以及具体措施,提升车辆在强电磁脉冲环境中的生存能力成为当前国内外。
MOCVD生长GaN基蓝光LED外延片的研究
LED外延片及知名生产企业介绍外延生长的大体原理是，在一块加热至适当温度的衬底基片（要紧有蓝宝石（Al2O3）和SiC，Si）上，气态物质In,Ga,Al,P有操纵的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。
目前生长技术要紧采纳有机金属化学气相沉积方式。
大体原理Ⅲ-V族氮化合物InN、GaN、AIN及其合金材料，其带隙宽度从至，覆盖了可见光及紫外光光谱的范围。
GaN材料系列是一种理想的短波长发材料，对GaN材料的研究与应用是现今全世界研究的前沿和热点，市场上的及紫光LED都是采纳GaN基材料生产出来的。
GaN是极稳固的化合物和坚硬的高熔点材料，也是直接跃迁的宽带隙半导体料，不仅具有良好的物理和化学性质，而且具有电子饱和速度高、热导率好、禁带宽度大和介电常数小等特点和强的抗辐照能力，可用来制备稳固性能好、寿命长、耐侵蚀和耐高温的大器件，目前普遍应用于子、蓝光LED、紫光探测器、高温大功率器件和高频微波器件等光电器件。
制备高质量的GaN基材料和薄膜材料，是研制和开发发光外延材料及器件性能的前提条件。
目前市场上尚未哪家公司能生产两寸的高质量的GaN单晶衬底，即便有GaN单晶衬底，价钱也相当的昂贵。
此刻大多数公司利用的衬底材料都是兰宝石（Al2O3），尽管它与GaN失配达%，在兰宝石衬底上生长的GaN 薄膜材料会有超级高的位错密度，但本钱低、价钱低廉，工艺也比较成熟，在高温下有良好的稳固性。
工艺金属有机物化学气相淀积（Metal-OrganicChcalVaporDeposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物单品薄膜的新技术。
该设备集周密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、、化学、多学科为一体，是一种程度高、价钱昂贵、技术集成度高的尖端子专用设备，要紧用于GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片的制造，也是光电子行业最有进展前途的专用设备之一。
基于混合型量子阱的GaN基垂直结构发光二极管性能
基于混合型量子阱的GaN基垂直结构发光二极管性能蔡镇准;胡晓龙;刘丽;王洪【摘要】为解决GaN基垂直结构发光二极管(VS-LEDs)在大电流驱动时效率下降的问题,制作了具有耦合量子阱(CQWs)和传统量子阱(NQWs)的混合型量子阱(HQWs)结构VS-LEDs.与NQWs结构VS-LEDs相比,HQWs结构VS-LEDs在350 mA输入电流下的正向偏压降低0.68 V,光输出功率提升53.0％,并有更好的电流响应效率.同时,NQWs结构和HQWs结构VS-LEDs的外量子效率分别下降到最大值的37.7％和67.5％,表明采用HQWs能使LEDs的效率下降得到大幅缓解.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】6页(P639-644)【关键词】GaN;垂直结构LEDs;混合型量子阱;效率下降【作者】蔡镇准;胡晓龙;刘丽;王洪【作者单位】华南理工大学物理与光电学院广东省光电工程技术研究中心,广东广州510640;华南理工大学物理与光电学院广东省光电工程技术研究中心,广东广州510640;华南理工大学物理与光电学院广东省光电工程技术研究中心,广东广州510640;华南理工大学物理与光电学院广东省光电工程技术研究中心,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TN383+.1;TN312+.8近年来，GaN基LEDs获得了迅速的发展，由于其节能低耗、环保无污染、体积小、使用寿命长、驱动电压低、单色性强等诸多优点，被广泛应用于全彩色显示、液晶显示器背光源、建筑照明、家庭室内照明、汽车车灯照明等领域[1-2]。
目前蓝宝石衬底是使用最广泛的衬底材料，但其较差的导电、导热性能严重地限制了传统GaN基LEDs在通用照明领域的进一步发展[3-4]。
垂直结构LEDs (VS-LEDs) 一般是通过将GaN外延层从蓝宝石衬底转移至导电、导热性能好的基板上，并且VS-LEDs的电极分布于外延层两侧，因而可以解决衬底散热不佳、电流拥挤等问题。
gan基led多量子阱(mqw)结构
gan基led多量子阱（MQW）结构1. 介绍近年来，随着固态照明技术的快速发展，氮化镓（GaN）基LED多量子阱（MQW）结构作为一种重要的发光二极管结构在LED领域得到了广泛的应用。
其优异的电学和光学特性使得它成为了高亮度、高效率LED器件的重要组成部分。
2. Gan基led多量子阱（MQW）结构的基本原理GaN基LED多量子阱（MQW）结构是指在GaN基底上利用外延生长技术形成多个GaN量子阱的结构。
量子阱的作用是限制电子和空穴在三维空间中的运动，使得载流子在量子限制的平面内运动，增加电荷的束缚效应，从而提高了激子的发光效率。
3. Gan基led多量子阱（MQW）结构的优点（1）高效率：GaN基LED多量子阱（MQW）结构能够有效地限制电子和空穴的运动范围，提高了载流子的束缚效应，从而提高了激子的发光效率，使得LED器件的发光效率得到提高。
（2）高亮度：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构具有较高的发光效率，因此LED器件在相同功率下能够发出更强的光亮度。
（3）蓝光发光：GaN基LED多量子阱（MQW）结构可以实现蓝光激发，使得LED器件可以实现白光发光，从而扩大了LED应用的领域。
（4）长寿命：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构的发光效率较高，因此LED器件的寿命也相对较长。
4. Gan基led多量子阱（MQW）结构的制备方法（1）外延生长：采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）等外延生长技术，在GaN基底上生长多个GaN量子阱。
（2）光学特性调控：通过对多量子阱结构的设计和控制，实现对GaN基LED多量子阱（MQW）结构的光学特性进行调控。
（3）工艺优化：通过优化工艺参数，如生长温度、生长速率等，来提高多量子阱结构的质量和一致性。
5. Gan基led多量子阱（MQW）结构的应用（1）通用照明：GaN基LED多量子阱（MQW）结构已经被广泛应用于通用照明领域，如家庭照明、商业照明等。
解释有机发光二极管的外量子效率
解释有机发光二极管的外量子效率引言有机发光二极管（OLEDs）是一种基于有机材料的光电器件，具有较高的发光效率和灵活性。
在OLEDs中，外量子效率（EQE）是衡量其光电转换效率的重要指标之一。
本文将对OLEDs的外量子效率进行详细的解释和探讨。
什么是有机发光二极管？有机发光二极管（OLEDs）是一种光电器件，由有机材料构成的发光层被夹在两个电极之间。
当电流通过OLEDs时，电荷在有机材料中注入，并在发光层中复合，产生光子并发射光。
OLEDs具有以下优点： - 发光效率高：OLEDs能够将电流转化为光的效率较高，可以实现较高的亮度输出。
- 灵活性：由于有机材料的柔性，OLEDs可以制成柔性显示器，并适应各种复杂的曲面形状。
- 能耗低：相对于传统的液晶显示器，OLEDs在低亮度状态下的能耗更低。
外量子效率是什么？在OLEDs中，外量子效率（EQE）是衡量其光电转换效率的指标之一。
它表示在注入相同数量的电子和空穴的情况下，实际可观测到的光子数量与注入载流子数量之间的比例。
外量子效率可以用下面的公式计算：EQE = (发射光子数 / 注入载流子数) × 100%外量子效率的单位为百分比，值越高表示OLEDs转化电流为光的效率越高。
影响外量子效率的因素1. 配置OLEDs的结构和材料的选择会影响外量子效率。
例如，发光层的厚度、载流子注入层的材料等都会对光电转换效率产生影响。
2. 径向分布在OLEDs的结构中，载流子的径向分布也会对外量子效率产生影响。
如果载流子在发光区域内的径向分布较好，那么电荷的复合率将提高，进而提高OLEDs的外量子效率。
3. 电荷载流子注入平衡在OLEDs中，电子和空穴的注入平衡也会对外量子效率产生影响。
如果电子和空穴的注入平衡较好，那么电荷的复合效率将增加，从而提高OLEDs的外量子效率。
4. 电荷注入效率电荷的注入效率也是影响OLEDs外量子效率的重要因素之一。
如果载流子注入的效率较高，那么光电转换效率也会相应提高。
近红外发光二极管最高外量子效率
近红外发光二极管（Near Infrared Light Emitting Diodes, NIR-LEDs）是一种可以发射近红外光波的半导体器件，具有许多广泛的应用场景。
近红外光波长范围一般为700纳米到1000纳米，主要用于生物医学、通信、光电子学等领域。
然而，为了在这些领域发挥更大作用，近红外发光二极管的外量子效率需要不断提高。
外量子效率是指光电器件的发光效率，即发出的光子数量与注入的电子数量之比。
在这篇文章中，我们将探讨近红外发光二极管最高外量子效率的相关话题。
1. 近红外发光二极管的特点近红外发光二极管是一种半导体器件，通过半导体材料的直接发光来工作，因其所发射的光波长在700纳米到1000纳米之间，因此具有以下特点：（1）穿透力强：近红外光对生物组织具有很强的穿透能力，被广泛应用于医学成像和生物组织研究。
（2）通信应用广泛：由于近红外光波长可以在大气中传输的距离较长，因此被应用于红外通信领域。
（3）非热学效应：近红外光波长可以被物质吸收，但其对物质的热学影响较小，因此在一些特殊的加热和激光照射应用中被广泛使用。
2. 近红外发光二极管的外量子效率意义近红外发光二极管的外量子效率直接影响其发光效率，较高的外量子效率意味着更高效的光电转换效率，具有以下意义：（1）在医学成像领域，高外量子效率的近红外发光二极管可以提供更清晰的组织结构成像，提高医学诊断的准确性。
（2）在通信领域，高外量子效率的近红外发光二极管可以提高通信距离和传输速率，满足更高的通信需求。
（3）在光电子学领域，高外量子效率的近红外发光二极管可以提高激光器、传感器等设备的性能和稳定性。
3. 近红外发光二极管最高外量子效率的影响因素近红外发光二极管的外量子效率受多种因素影响，主要包括以下几个方面：（1）材料选择：发光材料的能带结构、缺陷态和电子结构等直接影响外量子效率。
（2）器件结构：器件的结构设计和制备工艺对外量子效率有较大影响。
GaN基LED芯片的制作
分类号TN312 学校代码10590 U D C密 级公开深圳大学硕士学位论文GaN基LED芯片的制作卫静婷学科门类工学专业名称物理电子学学院（系、所）光电子学研究所指导教师冯玉春GaN基LED芯片的制作摘要GaN材料及器件近年来成为研究的热点，尤其是GaN基发光二极管（LED）。
究其原因，主要是因为GaN蓝绿光LED产品的出现从根本上解决了白光发光二极管三基色的缺色问题。
而且LED是节能、环保型光源，具有体积小、冷光源、响应时间短、发光效率高、防爆、节能、寿命长、无闪频、容易与IC电路匹配，可在各种恶劣环境下使用等特点。
因此GaN发光二极管的应用遍及大屏幕彩色显示、车辆及交通、多媒体显像、LCD 背光源、光纤通讯等领域。
白光LED照明更是引起了各个国家的高度重视，日本、美国、欧洲以及我国都相继启动了有关白光照明的研究项目。
本文就LED制作过程中出现的困难，着重研究了GaN基LED制作中的p型欧姆接触电极的制作，以及透明导电材料：掺锡氧化铟（ITO）的制备，并对GaN基LED进行了试做，得出了以下的结果： （1）采用Ni/Au作为p型欧姆接触电极，通过实验得到，540℃是退火的最佳温度。
金属层厚度过厚或者过薄都会使电阻率增大。
而在p-GaN上用磁控溅射沉积Ni（20nm）/Au（40nm）的条件下，在空气中快速退火300s，得到最佳接触比电阻率为1.09×10-5Ω·cm2。
（2）ITO薄膜制备过程中，氧流量的改变，使得薄膜氧含量不同，从而导致薄膜方块电阻和透过率随着退火温度的升高，其变化规律不尽一致。
通过实验，我们得到透过率为90%以上，方块电阻较小的样品。
（3）论文最后根据GaN基LED的制作流程，进行了试做及测试，经过对发光亮度，发光功率，反向漏电流等参数的综合优化，获得了高亮度GaN蓝光LED的最终性能指标：发光波长：455～460nm；正向电压：3.22～3.27V；发光功率：>6mW（I F=20 mA）；反向漏电流：<0.05µA（V R=5v）。
GaN基发光二极管研究与进展
GaN基发光二极管研究与进展
徐进;何乐年
【期刊名称】《光电子技术》
【年(卷),期】2003(23)2
【摘要】宽禁带族氮化物基半导体 Ga N是最近研究比较活跃的半导体材料系 ,其高亮度发光二极管一出现即引起广泛的关注 ,并以惊人的速度实现了商品化。
文章就 Ga N基半导体二极管的研制和发展概况 ,应用和市场前景。
【总页数】4页(P139-142)
【关键词】GaN;发光二极管;宽禁带半导体;LED
【作者】徐进;何乐年
【作者单位】浙江大学信息与电子工程学系
【正文语种】中文
【中图分类】TN312.8
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１ 引
言
而成 为新一代 照 明光 源 ，然 而 ， 目前仍存 在发光 效 率 和发光亮 度不高 、成本 高 、可 靠性等 问题 ，从 而
制 约 了它迈 向照 明及其 它领域 的速度 。 目前 ，商用 白光 Ｌ Ｄ的发光效率 只有 ７ — ０ｌ／ Ｅ ０ ８ Ｗ，其 发光效率 ｍ 还 比较低 。Ｌ Ｄ作为一 种光源 ，衡量 它的一个 重要 Ｅ
低 ，所 以 Ｌ Ｄ内量子效率与外量子效率之 间存 在 巨 Ｅ
大 的差距 。一般来说 ，高质量 Ｌ Ｄ的内量子效率 可 Ｅ 以达到 ９ ％以上 ，而 它的外 量子效 率却 非常 有 限。 ９
射率相差越大 ， Ｂ Ｄ Ｒ结构的反射率也越大【 Ｉ ］ 。
现在采用不 同中心波长复合结构 的 Ｄ Ｒ配合其 Ｂ
指标就是光 电转换效率 。如何提高 Ｌ Ｄ的发光效 率 Ｅ 越来越成为关注的焦点 。提高 Ｌ Ｄ发光效率 的两 个 Ｅ 基本 出发 点是提 高其 内量子效 率和外量 子效率 。在 实践 中，光电转换效率就是 Ｌ Ｄ的外量子效率 。对 Ｅ
于一个 Ｌ Ｄ，它的外量子 效率 可用公式 （ ）表 Ｅ １
ＦＥＮＧ Ｙｉ
Ｚ ｏ ｉ ｐｏｌ ｔ ｎ ｓ ｃ ｎｅ＆ Ｔ ｃ ｎｌ ｙＣ ． ｔ ， ｉ ｎ７ ０ ６ ，ｈｎ ） ｏｍ Ｖｅ Ｏ ｔ ｅ ｒ ｉ ｉ ｃ ｗ ｅ ｃｏ ｃ Ｓｅ ｅｈ ｏｏ ｏ Ｌｄ Ｘ ＇ １０ ５Ｃ ｉ ｇ ． ａ ａ
Ａｂ ｔ ｃ ： ｎ ｒ ｓ ｎ ｅ ｒ， ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ Ｎ Ｌ Ｄ ａ ｉ ，ｕ ｓｌ ｍｉ ｏ ｓｅ ｃｅ ｃ ｒ ｅ ｍａｎ ｐ ｏ ｌｍｓｉ ｓ ｒ ｔ Ｉ ｅ ｅ ｔ ａ ｓｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ａ ｙ ｈ Ｇａ － Ｅ ｉ ｒ ｐ ｄｂ ｔｉ ｓ ｔ ｕ ｎ ｕ ｆ ｉｎ ｙ ａ ｅｔ ｉ ｒ ｂ ｅ ｉ ｈ ｎ ｗｉｅ ａ ｐｉａ ｉｎ ｉ ｉｈ ｉ ｇ ａｅ ． ｅ ｅ ａ ｐ ｒ ａ ｈ ｓ ｔ ｎ ａ ｃ ｈ ｘ ｅ ｎ ｌｑ ａ ｔｍ ｆ ｃｅ ｃ ｆ Ｌ Ｄ ｒ ｉ— ｄ ｐ ｌ ｔ ｎ ｌ ｔ ｒ ａ Ｓ ｖ ｒｌ ａ ｐ ｏ ｃ ｅ ｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｅ ｔｒ ａ ｕ ｎｕ ｅ ｉ ｎ ｙ ｏ Ｅ ａ ｅ ｄ ｓ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ
它优化 结构 ，光取 出效 率 的改善 效果会 更加 明显 ， 而且 Ｄ Ｒ结构可通过直接 ＭＯ Ｖ Ｂ Ｃ Ｄ外延完 成 。具有 很好 的成本优势 ，材料 晶格 常数与衬底 匹配 ，反 射
因此 ，通过提高 内量子效率来 大幅提 高 Ｌ Ｄ发光 效 Ｅ
率 已经没有很大 的余地 。半导体 照明 Ｌ Ｄ关键技 术 Ｅ 之一也就是如何 提高外量子效率 即提高其 出光效率 。
第２卷 ７
第１ 期
Ｖｏ Ｉ７ Ｎｏ １ ｌ２ ．
文 章 编 号 ：０ ７ Ｉ ８ （ ｍ）￣０ ２ — １０ 一 １０２ Ｏ 一 ０ ３ ６ ０
Ｇａ Ｎ基发光二极 管外量 子效 率研 究进展
冯 异
（ 西安 中为光电科技 有限公 司，陕西 西安 ７ ０ ６ ） １０ ５
摘
要 ：近年来 ．Ｇ Ｎ基发光二 极 管发展 迅猛 ，但 其发 光效 率一直是制 约 Ｌ Ｄ在 照 明领 域广 泛应 用的主要 ａ Ｅ
自从 日亚公 司利用荧 光粉技术制 造 出第一 支 白 光 Ｌ Ｄ以后 ，人们看 到了固体光源取代 普通照 明的 Ｅ 希望 。专家 预计 ，Ｌ Ｄ未来将 取代 白炽灯 、荧 光灯 Ｅ
Ｊｎ ２１ ａ ００
●
Hale Waihona Puke ￣ － ｖ 曼— — — — — —
第２卷 ７
第１ 期
Ｖｏ ２ Ｎｏ １ Ｌ ７ ．
ｔ ｒ ， ｉ ＇ ｈｐ ｓ ｒ ｃ ｆ ｏ ｎ ｒ ｎ ｐ ｒ ｎ ｕ ｓ ａｅｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ｕ ｅ ｆ ｐ ｃ ｉ ， ｕ ｆ ｅ ｌ ｔ ｆ ａ ｄ ｔ ｓ ａ ｅ ｔ ｂ ｔ ｔ ｈ ｏｏ ｙ ｌ ａ ｉ－ ａ ｓ ｒ ｅ
Ｋ ｙ ｒｓ ｉｈ ｍｉｉｇｄｏ ｅ；ｘｅ ａ ｕ ｎｕ ｅ ｃｅ ｃ ｅ ｗｏ ｄ ：ｌ ｔ ｇ ｅ ｔｎ ｉｄ ｓｅ ｔｒｌ ｑ ａ ｔｍ ｆ ｉｎ ｙ ｔ ｎ ｉ
ｃｓｅ， ｃ ｓｇ ｗｈｏ ｄ ｔｂ ｔ ｒｇ ｆ ｃ ｒ（ Ｂ ）ｕｆｃ ｕｈ ｎｎ， ｎ ｓａ ｃ ｉ， ｈｔｎ ｒｓ ｌ ｔ ｃ ｕｓｄｓ ｈａ ｒ ｔ ｆ ｉｒ ｕｅ Ｂａｇｒ ｅｔ Ｄ Ｒ， ｒ ｅｒ ｇｅ ｉｇ ｕ ｕｕ ｌ ｈｐ ｐ ｏ ｉ ｃ ｔ ｒ － ｕ ｏ ｓｉ ｄ ｅ ｏ ｌ ｓ ａ ｏ ｏ ｃ ｙ ａ ｓｕ
ＤＯ ： １ ．７ ８０ＭＥ ０ ０ ７ １ ０ ３ Ｉ ０３ ８ ／ Ｉ １２ ０ ． ２ ２ ０
Ｅ ｈ ｎ ｅ ｎ ｆ ｈ ｘ ｅ ｎ ｌ ａ ｔ ｍ ｆ ｃｅ ｃ ｆ Ｎ－ ａ ｅ ｉｈ ￣ ｎ ｏ ｅ ｎ ａ ｃ ｍｅ ｔｏ ｅ Ｅ ｔ ｒ ａ ｔ Ｑｕ ｎ ｕ Ｅ ｉｉ ｎ ｙ ｏ Ｇａ ｂ ｓ ｄ Ｌｇ ｔＥｍｉｉｇ Ｄｉｄ ｓ
瓶颈 。本文 简要介 绍 了提 高发 光二极管 外量子效率 的几种途径 ：生长分布布喇格反 射层 （ Ｂ ）结构 ，表 面 ＤＲ
粗化技 术 ，异性 芯片技 术 ，采用光子晶体结构 ，倒装 芯片技 术 ，激光剥 离技 术 ，透 明衬底技 术等 。 关键 词 ：发 光二级 管 ：外量子效率
中图分类号 ：Ｔ ３ ４ Ｎ ０ 文献标 识码 ：Ａ
示：
窗 口层 Ｐ 限 制 层 型 有 源 层 Ｎ型 限 制 层 布 拉 格 反 射层 Ｎ Ｇ Ａｓ 底 — ａ 衬
＝ ＝＝＝
ｎ 电极
…
ｅ ．Ｃ ｘｍ ： ・
（ １ ）
Ｐ电 极
式 中 卵 是 内量子效率 ；Ｃｘ ． 是逃逸 率。 由于 非 常
图 １ Ｄ Ｒ 结构 Ｌ Ｄ示 意 图 Ｂ Ｅ