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1、半导体光致发光特性研究 【关键词】光致发光;ISE;TCAD;优化;【英文关键词】Photoluminescence;ISETCAD;Optimization;【中文摘要】光致发光是半导体光学的重要部分。尽管国内外有很多人在研究光致发光,但是研究大多都是集中在利用光致发光谱分析材料的缺陷和器件的结构等。本文从事了光致发光的探索性研究,主要研究了光致发光的能带结构、发光效率和输出特性。为了研究光致发光的特性,首先设计能带结构,目的是为了提高发光效率。提高发光效率应该尽量减少非辐射复合的效率,但是由于非辐射复合的减少主要通过工艺,所以本文主要目的是提高辐射复合效率,
2、这样就要求尽量把载流子集中到一个区域。在以上分析的基础上,得到了满足要求的结构,并且利用异质结的势垒高度和渐变能带产生的电场,进一步增加载流子浓度。接着,利用ISETCAD软件,分别优化外体区吸收层和外激活区吸收层,得出每种情况下的最优结构。然后对比分析了发光区域采用不同材料、宽度为大尺寸或量子尺寸时,对于器件的影响。还分析了发光区域的宽度处于量子尺寸时,两边势垒高度的变化对于光致发光特性的影响。最后总体考虑各层对于结构的影响,得出最有利于提高光致发光输出能量的结构。本文通过对光致发光的研究,为其提供了新的方法,提出了新的思路。为进一步的研究奠定了基础。【英文摘
3、要】Photoluminescenceisanimportantpartofthesemiconductoroptics,manyresearchhavebeendoneaboutphotoluminescence,butmoststudiesarefocusedontheanalysisofPLspectra,whichisusedtoanalyzethedefectsofmaterialsanddevicestructures.,andallstudiesarehardlyrelatedtodevicedesignandsimulation.Firstly,
4、tostudythecharacteristicsofphotoluminescence,thebandstructureisdesigned,anditspurposeistoimprovetheluminousefficiencybyminimizingtheprobabilityofnon-radiative...摘要3-4Abstract4第一章绪论7-111.1光致发光研究及应用7-81.2本文主要工作8-11第二章光致发光能带结构设计11-192.1半导体发光基础理论11-122.2能带结构设计12-192.2.1基本能带结构设计12-152.2.2
5、平带结构与渐变结构15-172.2.3小结17-19第三章光吸收层结构设计19-333.1ISETCAD光学吸收介绍19-213.2光吸收层设计21-333.2.1选取激活光213.2.2渐变区域选择21-253.2.3外体区吸收层设计25-293.2.4外激活区吸收层设计29-313.2.5小结31-33第四章发光区域设计33-434.1ISETCAD光学发射介绍334.2发光基础理论33-344.2.1复合基础理论33-344.2.2选取材料要求344.3发光区域材料34-384.3.1GaAs材料35-364.3.2InGaAs材料36-374.3.3对比
6、二者材料37-384.4发光区域几何结构设计38-414.4.1发光区域为大尺寸38-394.4.2发光区域为量子尺寸39-414.5分析结果41-43第五章光致发光器件结构优化43-655.1结构层整体优化43-485.2发光区域掺杂浓度设计48-515.3不同光激活波长分析51-605.3.1紫光激发时结构层整体优化51-595.3.2紫光激发时发光区域掺杂浓度优化59-605.4不同光激活能分析60-635.5小结63-65第六章总结65-67致谢67-69参考文献
