移去电子阻挡层对双蓝光波长LED性能的影响

采用数值分析方法进行模拟分析In Ga N/Ga N混合多量子阱中移去p-Al Ga N电子阻挡层对Ga N基双蓝光波长发光二极管(LED)性能的影响。结果发现,与传统的具有p-Al Ga N电子阻挡层的双蓝光波长LED相比,移去电子阻挡层能有效地改善电子和空穴在混合多量子阱活性层中的分布均匀性,实现电子空穴在各个量子阱中的均衡辐射。在小电流驱动时,移去电子阻挡层器件的发光功率要明显优于具有电子阻挡层的器件;而在大电流驱动时,电子阻挡层能有效地减少电子溢流,改善器件的发光效率。     

InGaN/GaN MQW双波长LED的MOCVD生长

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)系统生长了InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管(LED).发现在20 mA正向注入电流下空穴很难输运过蓝光和绿光量子阱间的垒层,这是混合量子阱有源区获得双波长发光的主要障碍.通过掺入一定量的In来降低蓝光和绿光量子阱之间的垒层的势垒高度,增加注入到离p-GaN层较远的绿光有源区的空穴浓度,从而改变蓝光和绿光发光峰的强度比.研究了蓝光和绿光量子阱间垒层In组分对双波长LED的发光性质的影响.此外,研究了双波长LED发光特性随注入电流的变化.     

单边凹槽电极结构MSM型蓝光探测器的研究

为提升InGaN基可见光探测器性能,制作并测试了基于GaN/InGaN MQWs外延材料的单边凹槽叉指电极MSM结构蓝光光电二极管。凹槽电极器件的I-V特性测试结果显示,相较于传统平面电极器件,随着偏压增加,器件暗电流越小且越趋于平缓,而光电流越大;光谱响应率测试显示,器件截止带边都位于490nm附近,凹槽电极器件带边处拒绝比高于平面电极器件1个量级。当偏压为5V时,凹槽电极器件响应率为0.0346A/W@480nm,对应外量子效率为8.94%,高于平面电极器件。器件性能提升的原因是单边凹槽电极结构有效改善了内建电场的分布,从而抑制了表面传导漏电流,使得器件暗电流更小且更有利于电极收集光生载流子,提升了响应率。     

GaN基蓝光LED的多量子阱结构优化

基于量子阱结构中载流子遂穿势垒原理,使用APSYS软件模拟不同条件下具有不同垒高、垒宽及阱宽的发光二极管（LED）的I-V特性、光强和内量子效率（IQE）的变化,发现自发发射光谱存在红移现象。通过与传统LED的多量子阱（MQW）参数比较发现,当阱宽为2 nm、垒宽为4 nm、垒中In含量为0.08和驱动电流为20mA时...     

GaN基蓝光发光二极管峰值波长偏移的研究

通过对蓝光和红光发光二极管在直流和脉冲电流两种情况下进行变电流测试,对其峰值波长的偏移情况进行了深入的对比分析和研究,指出主要是热效应和极化效应两个因素造成蓝光LED的峰值波长发生偏移,并计算出热效应单独引起峰值波长偏移的温度系数为0.080 7nm/K,In0.2Ga0.8N/GaN发光二极管量子阱中的极化强度为3.765 0 MV/cm;分析还认为电流注入下多量子阱中栽流子分布不均匀也是影响器件峰值波长的一个因素,并计算得到去除极化影响后量子阱中的场强,验证了在电流注入下多量子阱中载流子分布不均匀的结论.     

台阶型InGaN量子阱蓝光发光二极管设计与数值模拟

一种特定发光波长(415～425nm)的台阶型InGaN构型量子阱被设计并从理论上进行考察,包括量子阱区域载流子浓度分布、自发辐射复合速率、Shockley-Read-Hall(SRH)辐射复合速率以及输出功率和内量子发光效率的分析.与传统的InGaN构型量子阱结构相比,使用台阶型InGaN构型的量子阱结构,活性区载流子浓度特别是空穴浓度得到明显的改善,输出功率和内量子效率分别提高了52.5%和52.6%.自发发光强度与传统的InGaN构型量子阱发光强度相比也有1.54倍的增强.分析结果暗示SRH非辐射复合速率积分强度的减少被认为是台阶型InGaN构型量子阱光学性能提升的主要原因.     

MOVPE生长的GaN基蓝色与绿色LED

报道用自行研制的LP－MOVPE设备,在蓝宝石（α－Al2O3)衬底上生长出以InGaN为有源区的蓝光和绿光InGaN/AlGsN双异质结构以及InGaN/GaN量子阱结构的LED,其发射波长分别为430－450nm和520－540nm。     

抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的模拟研究

针对发射到衬底中的光子,提出了一种具有抛物线型衬底结构的InGaN/GaN发光二极管,并对平面衬底和抛物线型衬底InGaN/GaN发光二极管的光子运动轨迹、发射功率角度分布和外量子效率进行了模拟计算.结果表明:相对于平面衬底发光二极管,抛物线型衬底发光二极管可以充分利用发射到衬底中的光子,使其正向光子发射功率增加12.6倍,外量子效率提高1.22倍,同时具有发射准平行光的功能.     

超辐射发光二极管的研究进展

超辐射发光二极管(SLD)是一种宽光谱光源,广泛用于光纤陀螺、光学相干断层扫描等领域。高性能SLD要求同时实现大功率和宽光谱输出,航天领域相关应用还要求其具有较高的抗辐射性能。本文从如何实现大功率、宽光谱输出和抗辐射加固等几方面介绍了SLD的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

InGaN/GaN多量子阱太阳电池的研制及特性研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱外延结构,高分辨率X射线衍射测量结果显示,量子阱结构界面清晰,周期重复性很好,InGaN阱层的In组分约为0.2。利用该外延结构制备的InGaN/GaN多量子阱太阳电池的开路电压为2.16V,转换效率达到了0.64%。器件的I-V测量结果显示,在光照条件下,曲线的正向区域存在一明显的"拐点"。随着聚光度的减小,I-V曲线的"拐点"逐渐向高电压区域移动,同时器件的开路电压也随之急剧下降。通过与理论计算对比,发现器件开路电压的下降幅度明显大于理论计算值。进一步分析表明,InGaN量子阱的极化效应不仅是I-V曲线产生拐点以及器件开路电压下降过快的主要原因,也是影响氮化物太阳电池性能的关键因素之一。     

双波长多量子阱激光器设计与计算机辅助分析

采用模拟计算，结合实验数据，初步设计了通过GaAs隧道结联接的650nm/780nm双波长多量子阱（MQW）激光器。分别对650nm、780nmMQW有源区部分进行模拟，计算得出激光器的横向模式特性、近场分布和远场发散角。对激光器折射率导引结构侧向模式进行了定性分析，得出实现理想侧模的条件。     

InGaN/GaN多量子阱的变温发光特性研究

采用低压金属有机化学沉积方法制备了InGaN/GaN多量子阱.变温PL测量发现,量子阱发光强度具有良好的温度稳定性,随着温度升高(10～300K),发光强度只减小到1/3左右.分析认为,InGaN/GaN多量子阱的多峰发光结构是由多量子阱的组分及阱宽的不均匀引起的.随着温度升高,GaN带边及量子阱的光致发光均向低能方向移动,但与GaN带边不同,量子阱发光峰值变化并不与通过内插法得到的Varshni经验公式相吻合,而是与InN带边红移趋势一致,分析了导致这种现象的可能因素.还分析了量子阱发光寿命随温度升高而减小的原因.     

阱宽和垒厚对lnGaN/GaN多量子阱结构光电特性的影响

通过求解修正的基于K·p方法的有效质量哈密顿方程并与泊松方程进行自洽,得到在极化效应影响下的不同阱宽和垒厚的InGaN/GaN多量子阱导带和价带的能带结构,并计算了不同多量子阱结构的自发辐射谱.仿真结果表明:阱宽和垒厚对InGaN/GaN多量子阱结构的光电子学特性有很大的影响.随着阱宽和垒厚的增加,InGaN/GaN多...     

InGaN/GaN量子阱结构的应变状态与微结构、物理性能关系的研究

应变普遍存在于失配系统中，包括晶格、热膨胀系数以及扩散系数等失配，其状态即应变是否弛豫及弛豫程度与物理性能密切相关。量子阱或超晶格的晶格应变弛豫发生的临界厚度问题是关系到器件设计、材料制备的基本问题，虽然从理论上已提出了多种计算模型，但不同的模型所计算出的结果差别很大，且不同的模型所使用的范围尚不确定。这就激发了从实验上予以研究的要求。另外，含N的Ⅲ-Ⅴ族究竟适用何种模型尚无定论，且对其弛豫行为以及对性能的影响缺乏细致的研究。本文应用高分辨X射线衍射和透射电子显微技术研究了InGaN／GaN量子阱结构的应变弛豫临界厚度、行为以及对物理性能的影响。得出InGaN／GaN量子阱结构的应变弛豫临界厚度更适合基于介稳外延半导体结构应变弛豫的Fischer模型；失配位错为纯刃型位错，可通过滑移面的改变而形成穿透位错；弛豫发生后，非常明显地影响发光性能，尤其是室温下的发光性能。     

MOCVD生长双波长发光二极管

根据白光照明和可变换波长的光通信中对单芯片双波长发光二极管(LED)要求,在分析了反向偏置隧道结性质的基础上,设计了用反向偏置隧道结连接两个有源区的单芯片双波长LED,用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)在GaAs衬底上一次外延生长了同时发射两种波长的LED,其包含一个AlGaInP量子阱有源区和一个GaInP量子阱有源区,两个有源区由隧道结连接;通过后工艺制备了双波长LED器件,在20mA电流注入下,可以同时发射626nm和639nm两种波长,光强是127mcd,正向电压是4.17V。与传统的单有源区LED进行对比表明,双波长LED有较强的光强;对比单有源区LED的2.08V正向电压,考虑到双波长LED包含隧道结和两个有源区,隧道结上的压降很小。     

高功率850 nm宽光谱大光腔超辐射发光二极管

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW。     

InGaN/GaN超晶格垒层用于InGaN发光二极管发光增强研究

设计了InGaN/GaN超晶格垒层替代p-GaN和n-GaN附近传统GaN垒层的InGaN/GaN多量子阱(MQW)发光二极管(LEDs)结构。通过数值方法模拟出两种LED结构的光功率-电压(L-V)曲线、电致发光(EL)谱、能带图、电子浓度分布和辐射复合速率。结果表明InGaN/GaN超晶格替代n-GaN附近GaN垒层的LED结构比替代p-GaN附近GaN垒层的LED显示出更高的发光强度。这种发光增强的原因是InGaN/GaN超晶格替代n-GaN附近GaN垒层可以提高电子注入效率和辐射复合速率。     

关于多量子阱光谱的部分相干模型计算

详细探讨了多层膜反射光谱的理论计算.考虑了在实际光谱测量中光源有限相于长度对膜层和衬底结构样品的影响,提出了一种简易实用计算方法,并在相应的实验光谱计算中显示出这种方法的优越性.     

生长温度对InGaN/GaN多量子阱LED光学特性的影响

利用低压MOCVD系统,在蓝宝石衬底上外延生长了InGaN/GaN多量子阱蓝紫光LED结构材料.研究了生长温度对有源层InGaN/GaN多量子阱的合金组分、结晶品质及其发光特性的影响.结果表明当生长温度从730℃升到800℃时,LED的光致发光波长从490nm移到380nm,室温下PL谱发光峰的半高全宽从133meV降到73meV,表明了量子阱结晶性的提高.高温生长时,PL谱中还观察到了GaN的蓝带发光峰,说明量子阱对载流子的限制作用有所减弱.研究表明,通过改变生长温度可以对LED发光波长及有源层InGaN的晶体质量实现良好的控制.     

非对称耦合双量子阱的荧光光谱研究

讨论了耦合双量子阱的光荧光性质，并着重对不同垒宽样品的荧光性质与激发功率的关系进行了详细讨论，分析了导带子带间弛豫过程的竞争。