AlGaN基紫外发光二极管的制备与研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）AlGaN基紫外发光二极管的制备与研究杨思攀二○一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111515026广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）AlGaN基紫外发光二极管的制备与研究杨思攀指导教师姓名、职称：何苗教授学科(专业)或领域名称：电子科学与技术学生所属学院：物理与光电工程学院论文答辩日期：2018年6月2日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)Rese

2、archoftheFabricationProgressesforAlGaN-basedUltravioletLight-EmittingDiodesM.E.Candidate:YangSipanSupervisor:Prof.HeMiaoJune2018SchoolofPhysics&Opto-electronicEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要随着对III族氮化物材料的大量研究，AlGaN基紫外发光二极管（UltravioletLight-Emi

3、ttingDiodes，UV-LEDs）发挥着越来越大的作用。UV-LEDs具有高效可靠等特点，在照明、水和空气净化以及紫外光刻等方面的广泛应用，也逐渐引起人们越来越多的关注。为了更好的满足生产生活中所提出的一些大密度、高亮度等实际需要，就需要更大的注入电流来驱动LED正常工作，那么对UV-LEDs进行有效地研究和制备就非常重要。而在制备LEDs发光器件时，由于在外延材料和结构等方面存在着一些缺陷，这就会影响到LEDs的光电特性和可靠性，缩短使用寿命、加快老化以及大电流密度注入下产热量大而直接导致LEDs失效。本论文主要回顾了目前在AlGaN基UV-LEDs的研究中所存在的一些问

4、题，并针对一些问题进行了大量的调研。主要是从材料的外延生长、器件的制备和性能的表征等方面开展研究，提出了一些制备AlGaN基UV-LEDs的改进方案。所开展的工作，归纳如下：本论文中通过对UV-LEDs结构中的n-AlGaN层进行改进，一方面，采用δ掺杂和调制掺杂取代了均匀掺杂方式，制备了只具有单个n-AlGaN层的UV-LEDs；另一方面，制备了含有两种掺杂浓度、而轻掺杂n-AlGaN（n--AlGaN）层的厚度不同的UV-LEDs。分析和总结了静电放电等危害对可见光LEDs的影响，并借鉴了部分改进措施来减少静电放电对UV-LEDs造成的危害方面，以及通过ANSYS热模拟、热阻

5、测试等方式，来对UV-LEDs的热学特性和器件可靠性进行了表征和分析。对以上的UV-LEDs进行表征与分析，并对LED晶片进行了封装和测试后。发现使用δ掺杂和调制掺杂方式的UV-LEDs在材料质量、光电特性等方面都有较好的提高。还发现n--AlGaN层的厚度存在着一个较优化的区间，当n--AlGaN层的厚度处于这个区间时，UV-LEDs在光电特性等方面的输出强度更高；同时将ANSYS热仿真与热阻测试相结合，来提高LED的散热速率和器件的可靠性。因此，基于本论文中所开展的大量的研究与分析，有望制备出光电输出性能更好、散热更有效以及可靠性更高的UV-LEDs，来进一步地满足越来越广泛

6、的需求。关键词：UV-LEDs、n型AlGaN、光输出、电学性能、可靠性I广东工业大学硕士学位论文AbstractWiththeincreaselyresearchofIII-groupnitridematerials,AlGaN-basedultravioletlight-emittingdiodes(UV-LEDs)playsanimportantrole.ConsideringthatUV-LEDsareofhighefficiencyandreliability,theyhavebeenwidelyusedinmanyaspects,suchas,lighting,wat

7、erandairpurification,ultravioletlithographyandsoon,andhaveattractedmoreandmoreattention.Tofullymeetsomepracticalneedsofhighbrightnessanddensity,itrequiresalargerinjectedcurrenttomakeLEDsworkproperly,soitisnecessarytofabricateandstudyinUV-LEDs