复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.     

全反射镜结构对AlGaInP发光二极管发光效率的影响

采用计算机模拟的方法,计算了SiO2/Al,ITO/Al,SiO2/Au和ITO/Au全方位反射镜结构和分布式布拉格反射镜的反射特性.用PECVD和溅射设备制作了Glass/SiO2/Au结构,用LP-MOCVD生长了DBR结构,并测量了其反射特性,实验与模拟结果基本吻合.从模拟和实验的结果得到,SiO2/Au ODR结构在波长为630nm的垂直入射光下反射率很高,达到91%以上.对于不同角度的入射光,SiO2/Au在20°～85°都有很高的反射率,远高于DBR结构的反射率.在实际器件测试中,ODR结构的AlGaInP红光LED比无DBR结构的LED提高了115%,比DBR结构的LED提高了28%.这说明,ODR结构与DBR结构相比可以大幅提高红光LED的出光效率.     

全反射镜结构对AlGaInP发光二极管发光效率的影响

采用计算机模拟的方法,计算了SiO2/Al,ITO/Al,SiO2/Au和ITO/Au全方位反射镜结构和分布式布拉格反射镜的反射特性.用PECVD和溅射设备制作了Glass/SiO2/Au结构,用LP-MOCVD生长了DBR结构,并测量了其反射特性,实验与模拟结果基本吻合.从模拟和实验的结果得到,SiO2/Au ODR结构在波长为630nm的垂直入射光下反射率很高,达到91%以上.对于不同角度的入射光,SiO2/Au在20°～85°都有很高的反射率,远高于DBR结构的反射率.在实际器件测试中,ODR结构的AlGaInP红光LED比无DBR结构的LED提高了115%,比DBR结构的LED提高了28%.这说明,ODR结构与DBR结构相比可以大幅提高红光LED的出光效率.     

宽反射角DBR红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管出光效率的传统DBR进行了分析,用MOCVD生长了包含对垂直入射光反射的DBR和对斜入射光反射的DBR复合在一起的红光LED,在20 mA注入电流下,LED的峰值波长为630 nm,轴向光强达到137 mcd,输出光功率为2.32 mW.与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高.     

高亮度AlGaInP红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管(LED)出光效率的分布布拉格反射镜(DBR)和增透膜进行了分析,用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长了包含DBR和增透膜的LED,在20 mA注入电流下,LED的峰值波长为623 nm,光强达到200 mcd,输出光功率为2.14 mW.与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高.     

高亮度AIGalnP红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管(LED)出光效率的分布布拉格反射镜(DBR)和增透膜进行了分析,用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长了包含DBR和增透膜的LED,在20mA注入电流下,LED的峰值波长为623nm,光强达到200mcd,输出光功率为2.14mW。与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高。     

数值分析渐变DBR对垂直腔面发射激光器谐振腔模的影响

通过数值分析研究了含线性渐变层的Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAS DBR的光学特性及其对VCSEL谐振腔光学特性的影响,建立了渐变型DBR渐变层厚度与折射率的关系,通过特征矩阵法计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1AS DBR和渐变型DBR的反射谱和反射相移,分析了渐变层对DBR反射率和反射相移的影响.对渐变型DBR,要使VCSEL谐振腔满足中心波长相位匹配条件,还需要在DBR靠近谐振腔一侧的最前面增加一定厚度的渐变层,称为相位匹配层.通过计算,我们得到了使VCSEL谐振腔满足相位匹配条件时均匀层和相位匹配层的厚度.     

数值分析渐变DBR对垂直腔面发射激光器谐振腔模的影响

通过数值分析研究了含线性渐变层的Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAS DBR的光学特性及其对VCSEL谐振腔光学特性的影响,建立了渐变型DBR渐变层厚度与折射率的关系,通过特征矩阵法计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1AS DBR和渐变型DBR的反射谱和反射相移,分析了渐变层对DBR反射率和反射相移的影响.对渐变型DBR,要使VCSEL谐振腔满足中心波长相位匹配条件,还需要在DBR靠近谐振腔一侧的最前面增加一定厚度的渐变层,称为相位匹配层.通过计算,我们得到了使VCSEL谐振腔满足相位匹配条件时均匀层和相位匹配层的厚度.     

808nm InGaAlAs垂直腔面发射激光器的结构设计

为实现垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)在808 nm波长的激射,对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克-潘纳模型和光学传输矩阵方法,计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜(DBR)的反射谱,从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明,阱宽为6 nm的In0.14Ga0.74Al0.12As/Al0.3Ga0.7As量子阱,在室温下激射波长在800 nm左右,其峰值材料增益在工作温度下达到4000 cm-1;渐变层为20 nm的Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As DBR,出光p面为23对时反射率为99.57%,全反射n面为39.5对时反射率为99.94%。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件(PICS3D)验证,得到室温下的光谱中心波长在800 nm处,证实了结构设计的正确性。     

RCLED的制作工艺与性能研究

设计并用MOCVD在GaAs衬底上分别生长了以34对AlAs/Al0.5Ga0.5As材料为下DBR,6对(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P/AlInP材料为上DBR,以及有源区为3个GaInP/(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P量子阱的外延片。设计了以SiO2做阻挡层,并且深腐蚀过有源区的台形RCLED的工艺结构,利用光刻、腐蚀、等离子化学气相沉淀(PECVD)以及溅射等工艺,成功制备了波长为650nm的谐振腔发光二极管(RCLED),并对其性能进行了测试。通过与普通LED相比较发现,RCLED不仅具备更强的轴向光强和更高的提取效率,而且具有更窄的光谱线宽、更小的发散角、更好的发射方向性,利于与塑料光纤进行耦合。     

Omnidirectional reflective contacts for light-emitting diodes

An electrically conductive omnidirectional reflector (ODR) is demonstrated in an AlGaInP light-emitting diode (LED). The ODR serves as p-type contact and comprises the semiconductor, a metal layer and an intermediate low-refractive index dielectric layer. The dielectric layer is perforated by an array of AuZn microcontacts thus enabling electrical conductivity. It is shown that the ODR significantly increases light extraction from an AlGaInP LED as compared to a reference LED employing a distributed Bragg reflector (DBR). External quantum efficiencies of 18% and 11% are obtained for the ODR- and the DBR-LED, respectively.     

AlGaInP红、橙、黄光高亮度LED外延材料

采用金属有机化合物汽相淀积技术生长用于高亮度发光管 (UB-L ED)的 Al Ga In P/Ga As半导体微结构材料 ,突破了材料结构设计和材料生长工艺的关键技术 ,生长出满足于 Cd级的红、橙、黄光 L ED器件的外延材料。     

Improvement in light-output efficiency of AlGaInP LEDs fabricated on stripe patterned epitaxy

Quaternary AlGaInP light-emitting diodes (LEDs) operating at a wavelength of 630 nm with a stripe-patterned omni-directional reflector (ODR) were fabricated. It is demonstrated that the geometrical shape of stripe-patterned structure improves the light extraction efficiency by increasing the extraction of guided light. The optical and electrical characteristics of stripe-patterned ODR LEDs are presented and compared to typical ODR and distributed Bragg reflector (DBR) LEDs with the same epitaxial structure and emitting wavelength. It is shown that the output power of the stripe-patterned ODR LED exceeds that of the typical ODR and DBR LEDs by a factor of 1.15 and 2 times, respectively, and with an acceptable forward voltage of about 2.2 V.     

Wide reflected angle DBR red light LED

The coupled DBR LED with one DBR for reflecting normal incidence light and the other for reflecting inclined incidence light has been grown by MOCVD. For improving the conventional DBR which was used to increase light extraction efficiency in AlGaInP red light LED is analyzed. At 20 mA Dc injection current, the LED peak wave length is 630 nm, and the light intensity of on axis is 137 mcd. The output light power is 2.32 mW. The light intensity and output light power have been improved compared with the conventional LEDs.     

透明导电ITO欧姆接触的AlGaInP薄膜发光二极管

提出了一种透明导电氧化铟锡(ITO)欧姆接触的AlGaInP薄膜发光二极管(LED)的结构和制作工艺.在这个结构里,ITO还作为窗口层材料,增强电流扩展,并应用了高反射率的金属作为反光镜.用Au-Sn合金(Au∶Sn＝8∶2,重量比)作为焊料,把带有金属反光镜的AlGaInP LED(RS-LED)外延片倒装键合到GaAs基板上,并去掉外延GaAs衬底,把被GaAs衬底吸收的光反射出去.与常规AlGaInP吸收衬底LEDs(AS-LED)和带有分布布拉格反光镜(DBR)的AlGaInP吸收衬底LEDs(DBR-AS-LED)电、光特性的比较,用透明导电ITO做欧姆接触的AlGaInP薄膜RS-LED结构能极大提高光输出功率和发光强度.正向电流20 mA时,RS-LED的光输出功率分别是AS-LED和DBR-AS-LED的2.4倍和1.7倍;RS-LED 20 mA下峰值波长624 nm的轴向光强达到了179.6 mcd,分别是AS-LED 20 mA下峰值波长627 nm和DBR-AS-LED 20 mA下峰值波长623 nm轴向光强的2.2倍和1.3倍.     

GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器设计研究

采用传输矩阵法对GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器（DBR）反射光谱进行研究。计算发现正入射时S偏振(TE模)与P偏振(TM模)反射带是一致的;S偏振和P偏振反射带随着入射角的增大都向高频(短波)方向移动,且两者之间的差别也随之增大,DBR反射带蓝移快慢与入射介质相关;低折射率入射介质时DBR具有更宽角度响应。通过修改结构参数多次计算表明：入射角修正的方法能较快的找到提高全方向反射的结构。复合DBR以降低反射率或者成倍增加膜层厚度为代价实现大角度范围的反射。复合DBR比传统DBR有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。