论文部分内容阅读
GaN基LED具有体积小,寿命长,发光效率高,环保等优点。随着蓝绿光LED的工艺和结构日益成熟和完善,GaN基紫外LED的研究引起了更多人的关注。但是对于短波长紫外LED而言,仍存在着衬底不匹配,高Al组分生长困难,p型掺杂困难等一系列难题,所以GaN基紫外LED的发光效率目前还很低,不能满足商业需求,提高GaN基紫外LED的光电性能尤为重要。本文利用MOCVD系统在蓝宝石衬底上制备GaN基LED,主要通过光致发光和X射线衍射等测试手段以及利用Origin软件进行分析,研究量子阱不同结构以及杂质的存在对LED发光性能的影响。1.适当范围内,阱宽增加,LED发光强度会提高,这是因为阱层变宽使更多的载流子被俘获到量子阱中,发光亮度增大,然而阱宽太宽会使电子空穴波函数分离严重,降低辐射复合效率。研究表明在量子阱阱层生长时间216 s时,LED发光效率最大。2.增加量子阱阱层Al组分含量,LED的发光效率会先降低后增加。由于垒层与阱层间晶格失配增大,结晶质量会变差,造成亮度减弱；另一方面,Al组分增加,量子阱阱深变大,俘获载流子的能力变强,会提高载流子复合效率。实验表明,Al组分为5%时,发光效率最优,若要生长更短波长的紫外LED, Al组分含量需要提高。3.利用高斯分峰的方法分析了紫外LED的光致发光谱,根据峰值波长的位置分析得到超晶格中存在CN浅能级受主杂质,影响了发光效率。超晶格导致的双峰现象严重影响了LED发光波长的一致性,我们可以通过对超晶格阱层Al组分进行调整,使其发出的波长接近于量子阱,从而减少对LED发光波长的影响。通过对量子阱中不同In组分的调整,分析LED中可能对光谱造成影响的非故意掺杂缺陷和掺杂杂质缺陷的类型。对PL进行高斯分峰拟合发现量子阱中存在CN杂质,且此杂质能级随着In组分的增加向价带靠近,电离能减小。可以通过提高Ⅴ/Ⅲ族比,提高生长温度以及降低生长速率等方法改进工艺,减少此杂质缺陷的浓度,消弱其对器件光学性能的影响。