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发光二极管(LED)中,有源区电子的泄露常导致其寿命缩短和发光效率的降低,插入势垒作为电子阻挡层(EBL)是解决此问题的方案之一.然而,单势垒型EBL在限制电子溢出的同时也抑制了空穴的注入,因而在层状LED中常采用多势垒型EBL,在阻挡电子的同时,利用隧穿效应保证空穴的有效注入.目前,核壳纳米线(CSNW)因其大的表面积体积比有望成为下一代LED的基本单元.考虑到CSNW LED中亦存在有源区电子溢出问题,本文讨论径向双势垒结构作为其EBL的可行性.本工作设计的结构为纤锌矿径向AlyGa1-yN/AlxGa1-xN/AlyGa1-yN双势垒体系,计算电子沿径向向外和空穴沿径向向内的隧穿电流电压特性.若存在电压使空穴的隧穿电流峰值位于电子的隧穿电流谷值,则可利用此性质,在阻挡电子的同时通过隧穿辅助空穴的注入,进而提高复合率.本文首先采用转移矩阵和龙格库塔法,计算载流子的径向透射系数,以及共振能级和波函数.然后,通过载流子的费米分布计入各能量载流子的贡献,获得径向隧穿电流电压特性.最后,通过调控势垒组分、尺寸和位置,探索空穴隧穿电流峰值位置刚好对应电子电流峰谷值的条件.计算结果如下:(1)类似于层状体系,纳米线LED中双垒结构比单垒更适合用作EBL.AlyGa1-yN/AlxGa1-xN/AlyGa1-yN双势垒结构中,当载流子入射能量与双垒中量子阱的束缚能级一致时可发生共振隧穿,并导致负微分电导现象,且因存在数个共振能级,而出现了多个共振隧穿电流峰值.此外,保持势垒高度不变持续增大电压时,或保持电压不变不断降低势垒,将出现因双势垒间无本征束缚态而使共振隧穿消失的现象.(2)同一结构中,电子和空穴因有效质量和势垒高度不同,而电流峰错位.相较于轻空穴,重空穴在隧穿电流中的贡献极小,可忽略不计.相较于电子,空穴的隧穿透射系数峰值集中在能量较低处,且间距更小,使空穴的隧穿电流达到峰值所需的电压更小.(3)室温下,分布在费米能级附近的电子更易被激发,当共振能级靠近费米能级时,易形成隧穿电流峰且峰谷较大.轻空穴情况类似,其峰谷比略小于电子.(4)调节组分增大势垒高度,可增加共振能级的数目,但共振能级的非单调变化使电流峰的形状和峰谷比也发生非单调变化;载流子的透射概率随势垒高度增加而降低,隧穿电流峰变尖锐且峰值减小.(5)增大双垒距离会使载流子共振能级个数增多,间距减小,从而产生更多的共振电流峰;但对峰谷比和电流峰值的影响不明显.(6)同时增大两个势垒的厚度会明显降低载流子的透射系数和隧穿电流密度,且电子隧穿电流密度量级的降幅远大于空穴,并出现轻空穴隧穿电流峰位恰好位于电子隧穿电流谷处的情形,利用此性质可实现有效注入空穴的同时遏制电子溢出;若保持EBL总厚度和间距不变并移动势阱,载流子在左右势垒厚度相同时透射系数最大,形成的隧穿电流峰谷比也最大.依据上述规律,可调控双势垒EBL的结构参数实现阻挡电子溢出的同时保证空穴的有效注入.