p型超晶格结构对紫外led性能影响研究

《p型超晶格结构对紫外led性能影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要紫外发光二极管(UV-LEDs)已经被广泛应用在固态白光照明、医疗杀菌、印刷光固化、生物辅助检测、大容量信息存储和非视距通讯等新型领域。短波长紫外LED通常采用高掺杂的AlGaN或GaN作为p型层材料。因为AlGaN和GaN的掺杂杂质难电离，使得掺杂浓度很高，又直接影响材料的结晶质量，这使得短波长紫外LED的制作困难重重。目前，AlGaN材料的生长和p型掺杂还存在许多问题，波长小于365nm的短波长紫外LEDs在发光效率上仍然比InGaN基紫外LED低一个数量级。AlGaN/GaN短周期超晶格(SPSLs)的特殊能带结构和极化效

2、应，使得Mg掺杂的AlGaN/GaN超晶格可以很大的提高空穴的注入效率。超晶格还能阻挡外延时引入的位错和裂纹向表面延伸，提高芯片外延层材料生长质量。同时，利用AlGaN/GaN超晶格横向和纵向电导率不相等的特点，可以改善LED的电流分布，提高LED的光学性能。本文在这个理论基础上，提出使用Mg掺杂p-AlGaN/GaN短周期超晶格作为紫外LED的p型层，制作发光波长小于365nm的短波长紫外LED，并对得到的实验外延芯片进行高分辨率XRD和AFM表面形貌测试，分析材料结晶质量和形貌特性。对芯片进行管芯加工后，对器件进行电容电压（C-V）

3、测试，探究器件中表观载流子的分布特性以及掺杂浓度。然后，对器件进行电流电压（I-V）测试，获得器件的工作电压，根据器件的I-V特性曲线，对样品器件的电流输运机制进行深入分析。最后，对器件进行电致发光（EL）测试，研究LED样品器件光学性能。本文的主要内容如下：1.对AlGaN/GaN超晶格的增强p型掺杂机理进行深入研究。AlGaN/GaN短周期超晶格的特殊能带和极化效应，使超晶格的界面处能带发生弯曲，受主激活能大大的降低，使得超晶格界面产生高密度的面电荷，提高了超晶格材料的空穴浓度。采用Silvaco仿真软件对p-AlGaN/GaN短周

4、期超晶格的能带和空穴浓度进行仿真，验证了超晶格可以提高材料空穴浓度的理论。2.将p-AlGaN/GaN短周期超晶格作为短波长紫外LED器件的p型层，进行MOCVD外延生长，对芯片进行材料结晶质量测试分析，结果表明，外延芯片质量良好。管芯加19-3工后，对器件进行C-V测试，计算得到样品p层掺杂浓度约为5.6×10cm。对器件进行I-V测试，得到的样品在350mA注入电流下工作电压为3.55V，并对样品器件的I-V特性曲线进行分析，研究了样品理想因子偏大的主要原因，认为大电流下器件中有很大的深能级杂质引起的隧穿复合电流。对器件进行光学性能

5、测试，测试结果表明，p-AlGaN/GaN超晶格结构紫外LED器件的光学性能优良，器件的发光波长为353nm，发光功率可以达到27.67mW，外量子效率在50mA最高，可达6.20%。关键词:p-AlGaN/GaN,短周期超晶格，紫外LED，p型层I西安电子科技大学硕士学位论文论文类型:技术报告类IIABSTRACTABSTRACTUltravioletlightemittingdiodes(UV-LEDs)havebeenwidelyusedinthefieldssuchassolid-statewhitelighting,medic

6、alsterilization,UVcuring,biologicalagentdetection,largecapacityinformationstorageandnon-lineofsightcommunications.ShortwavelengthUV-LEDsshoulduseahighp-dopedAlGaNorGaNmaterialasthep-typelayer,whichmakestheproductionofAlGaN-basedUV-LEDsdifficult.Becausetheimpuritiesofhigh

7、AlComponentMg-dopedAlGaNmaterialsisdifficulttoionized,AlGaNfilmshaveahighdopingconcentration,whichdirectlyaffectthequalityofthematerials.Currently,therestillexistmanyproblemsinthegrowthofAlGaNmaterialanditsp-typedoping,makingthelightemittingefficiencyofwavelengthlessthan

8、365nmGaN-basedUltravioletLEDstillloweramagnitudethanthatofanInGaN-basedUltravioletLED.Becauseofthespeci