多量子阱结构GaN光致发光谱温度变化特性研究

【目的】研究金属有机物气相外延制备的多量子阱结构 Ga N 材料的变温光致发光谱,探讨多量子阱结构 Ga N 的发光机制。【方法】对样品 进 行 变 温 光 致 发 光 谱 测 试,从 发 光 强 度 和 发 光 峰 位 两 个 角 度 研 究 样 品 的 发 光 机 制。【结 果】在10~300K温度范围内光致发光谱共有4个发光峰,温度为10K 时观察到的发光峰峰值波长分别位于355,369和532nm,100K 时出现峰值波长为361nm 的新发光峰。【结论】分析认为位于355,361,369和532nm 的多峰发光结构分别与激发光源、激子发光、带边发光、量子阱发光和黄带发光相关。361nm 附近带边发光光子能量与温度的变化规律与 Van-shni经验公式吻合,369nm 附近量子阱发光峰峰位随温度变化呈“S”型。
     

多量子阱结构GaN光致发光谱温度变化特性研究

【目的】研究金属有机物气相外延制备的多量子阱结构GaN材料的变温光致发光谱,探讨多量子阱结构GaN的发光机制。【方法】对样品进行变温光致发光谱测试,从发光强度和发光峰位两个角度研究样品的发光机制。【结果】在10～300K温度范围内光致发光谱共有4个发光峰,温度为10K时观察到的发光峰峰值波长分别位于355,369和532nm,100K时出现峰值波长为361nm的新发光峰。【结论】分析认为位于355,361,369和532nm的多峰发光结构分别与激发光源、激子发光、带边发光、量子阱发光和黄带发光相关。361nm附近带边发光光子能量与温度的变化规律与Vanshni经验公式吻合,369nm附近量子阱发光峰峰位随温度变化呈"S"型。     

能带调控提高GaN/InGaN多量子阱蓝光LED效率研究

In Ga N/Ga N多量子阱中由于存在极化效应导致能带弯曲,并由此导致电子和空穴在空间上被分离,因此严重降低了Ga N基LED的发光效率.针对此问题,我们设计了一种组分渐变的量子阱结构,利用组分与能带的关系对量子阱进行能带调控,使得量子阱中的能带弯曲减弱.该方法有效增加了LED的光功率和外量子效率.电致发光谱测试显示,在注入电流为35 A/cm2时,具有能带调控量子阱的LED其外量子效率比传统结构的LED提高了10.6%,发光功率提高了9.8%.能带模拟显示,能带调控后的量子阱中能带倾斜现象减弱,且空穴浓度明显增加,因此电子空穴波函数在空间中的重叠面积得到有效提高,最终提高了辐射复合效率.     

CdS_xSe_(1-x)量子点异常的变温光致发光谱特性研究

采用一种简单的旋涂热蒸发方法在InP衬底上制备出CdSxSe1-x量子点.利用变温光致发光谱(温度范围:10～300K)研究CdSxSe1-x量子点的光学特性.在温度为180～200K范围内,光致发光谱的积分强度随温度升高呈现出一种异常现象.当温度由10K升至300K时,带隙能红移61.34meV.根据Vegard定律,由X射线衍射数据和室温光致发光谱峰位能量计算得到CdSxSe1-x量子点中S和Se的成分比为0.9:0.1.此外,通过光致发光谱峰位能量和曲线拟合得到CdS0.9Se0.1量子点材料Varshni关系参数为:α=(3.5±0.1)10-4eV/K,β=(210±10)K.     

GaN LED量子阱光发射模型

在分析GaN LED量子阱结构对载流子限制和俘获的基础上,考虑量子限制Stark效应和Franz-Kddysh效应,提出了一种基于InGaN有源区的载流子复合及光发射模型.模拟结果表明LED的光发射效率和波长依赖于有源区In组分变化引起的势能涨落和阱尺寸,并得到LED发光波长红移的原因为：非故意掺杂引入新的施主能级和受主能级,新能级之间以小于带隙的能量跃迁;Franz-Keldysh效应随阱厚的增加而加强;压电极化和自发极化形成的内电场在空间上将电子和空穴隔开,但电子和空穴波函数的交叠允许它们在较低的能级上辐射复合;以及带边吸收的影响.     

InGaN蓝光LED内量子效率的评测

LED的内量子效率是评价LED性能的重要指标.本文详细介绍了目前针对Ga N基LED内量子效率的多种评测方法,包括:变温光致荧光方法、变激发功率光致荧光方法、变温电致荧光方法、效率-电流曲线拟合方法,并结合对实际样品的测试结果指出了他们的适用范围和局限性.其中,变温光致荧光方法和变激发功率光致荧光方法适用于测量材料的辐射复合效率且在结果上是一致的;而变温电致荧光方法从原理上就不可靠;效率-电流曲线拟合方法原理上可靠,但是依赖对样品参数的假设,在足够了解样品的基础上可以获得比较准确的结果.     

硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管

经过近十年的探索,作者在国际上率先突破了硅衬底高光效Ga N基蓝光LED材料生长技术及其薄膜型芯片制造技术,制备了内量子效率和取光效率均高达80%的单面出光垂直结构Ga N基蓝光LED,并实现了产业化和商品化,成功地应用于路灯、球炮灯、矿灯、筒灯、手电和显示显像等领域.本文就相关关键技术进行全面系统地介绍.发明了选区生长、无掩模微侧向外延等技术,仅用100 nm厚的单一高温Al N作缓冲层,制备了无裂纹、厚度大于3μm的器件级Ga N基LED薄膜材料,位错密度为5×108 cm-2.发明了自成体系的适合硅衬底Ga N基薄膜型LED芯片制造的工艺技术,包括高反射率低接触电阻p型欧姆接触电极、高稳定性低接触电阻n型欧姆接触电极、表面粗化、互补电极、Ga N薄膜应力释放等技术,获得了高光效、高可靠性的硅基LED,蓝光LED(450 nm)在350 m A(35 A/cm2)下,光输出功率达657 m W,外量子效率为68.1%.     

Zn1-xCdxSe/ZnSe多量子阱光伏效应研究

测量以GaAs为衬底的Zn1-xCdxSe／ZnSe应变层多量子阱在不同温度下（18～300K）的光伏谱,研究Zn1-xCdxSe／ZnSe多量子阱的光伏效应和带间激子跃迁,实验结果表明,Zn1-xCdxSe／ZnSe量子阱具有显著的量子限制效应,从18K直至室温,都能观测到清晰的激子跃迁峰,说明Zn1-xCdxSe／ZnSe是制作室温下工作的蓝绿激光器等发光器件的合适材料。     

ZnCdSe单量子阱中点缺陷附近由非辐射载子复合激活的点缺陷反应

本文对ＺｎＣｄＳｅ单量子阱中点缺陷附近由非辐射载子复合而激活的点缺陷反应作了研究．样品在不同温度下对荧光光谱随时间变化的测量表明，这种反应增强了辐射量子效率．实验结果与温度相关的点缺陷状态跃迁率模型相吻合，并得到该跃迁的激活能为０．４５ｅｖ．     

InGaN/GaN多量子阱太阳电池的光电性能研究

对利用In含量为0.3的In Ga N/Ga N多量子阱制作的In Ga N太阳电池的结构和光电性能进行了研究,该太阳电池的In Ga N/Ga N多量子阱结构在一定程度上减轻了In N和Ga N相分离现象.研究结果显示,In Ga N/Ga N多量子阱结构的太阳电池,在单色光波长大于420 nm的工作条件下的光电性能有明显的改善.利用In Ga N/Ga N多量子阱结构制作的In Ga N太阳电池,其开路电压约为2.0 V,填充因子约为60%,在波长420 nm时,外量子效率为40%,但在波长450 nm时,却只有10%.     

低In组分量子阱垒层AlGaN对GaN基双蓝光波长发光二极管性能的影响

采用数值分析方法对含有低In组分AlGaN垒层InGaN/GaN混合多量子阱双蓝光波长发光二极管进行模拟分析. 结果表明，这种AlGaN量子阱垒层能有效改善电子和空穴在混合多量子阱活性层中的分布均匀性及减少电子溢出，实现电子空穴在各个量子阱中的平衡辐射，从而减弱了双蓝光波长发光二极管的效率衰减. 此外，通过改变AlGaN量子阱垒层的Al组分，可以调控双蓝光波长发光二极管发射光谱的稳定性:当Al组分为0.08时，双蓝光波长发光二极管的光谱在小电流和大电流下都比较稳定，而Al组分为0.09时，光谱只在40~100 mA电流范围内比较稳定.     

ZnCdSe单量子阱中点缺陷附近由非辐射载子复合激活的点缺？…

本文对ＺｎＣｄＳｅ单量子阱中点缺陷附近在辐射载子复合而激活的点缺陷反应作了研究，样品在不同温度下对荧光光谱随时间变化的测量表明，这种反应增强了辐射量子效率。实验结果与温度相关的点缺陷状态跃迁率模型相吻合，并得到该跃迁的激活能力为０．４５ｅｖ。     

组分渐变过渡层对氮化镓基发光二极管性能的影响

针对半导体发光二极管(LED)中普遍存在的效率衰减效应严重影响大注入电流条件下LED发光性能的问题,在传统InGaN/GaN多量子阱LED基础上,设计了组分渐变过渡层结构,引入到量子垒和电子阻挡层界面。模拟计算结果表明:当引入过渡层后,量子垒和电子阻挡层界面处的电子势阱深度和空穴势垒高度减小,有益于有源区载流子浓度的提高,有效提升了量子阱内辐射复合速率,使发光效率衰减现象得到显著改善.研究结果对大功率发光二极管的结构设计和器件研发具有启发作用.     

大功率LED蓝光危害随点灯条件的变化

研究了大功率白色LED蓝光加权辐射亮度和单位光通量内蓝光加权辐射亮度随驱动电流、环境温度和点灯时间的变化规律。首先采用LED光色电综合分析仪测量同一批LED在不同驱动电流、不同环境温度和不同点灯时间时的光谱。然后计算相对蓝光加权辐射亮度Lb和单位光通量内的蓝光加权辐射亮度Lb/Ф,并得到Lb和Lb/Ф随点灯条件的变化关系,最后分析了他们变化的原因。研究表明:Lb随驱动电流的增加线性增大,随着温度的增加而线性减小,随着点灯时间增加呈指数形式减小。Lb变化主要原因是辐射功率变化,随着驱动电流的增加,LED光谱不断蓝移,导致Lb/Ф呈指数增加。随着环境温度的增加,虽然LED峰值波长红移,但是光谱逐渐加宽;因此,Lb/Ф变化较小;Lb/Ф还随着点灯时间的增加而不断增加,这主要是由于荧光粉性能不断退化,蓝光在光谱中的比例不断增加所致。该研究对LED健康照明和光生物安全标准的修订具有重要意义。     

氮化物无限抛物量子阱中极化子能量

采用LLP变分法研究氮化物抛物量子阱（GaN／Al0.3Ga0.7N）材料中自由极化子的能级,给出基态能量和基态到第一激发态跃迁能量随抛物量子阱宽度变化的函数关系．研究结果表明,自由极化子基态能量和跃迁能量随着阱宽的增大首先急剧减小,然后缓慢下降,最后接近GaN体材料中的三维值．这些结果在定性上与GaAs／ALGa1-x,As抛物量子阱中的值相似,但在定量上有所不同．GaN／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中电子一声子相互作用对极化子能量的贡献明显大于GaAs／Al0.3Ga0.7N抛物量子阱中的相应值,因此,讨论氮化物抛物量子阱中的电子态问题时应考虑电子一声子相互作用．     

量子阱混杂对AlGaInP/GaInP有源区光致发光特性的影响

研究了不同扩散温度下Zn杂质扩散诱导量子阱混杂对AlGaInP/GaInP有源区发光特性的影响规律。当扩散时间为20 min时随着扩散温度从520℃升高到580℃,激光器外延片扩散窗口处的光致发光谱波长蓝移量从13 nm增加到65 nm,且相对发光强度减小,但PL谱的半高宽变化复杂,既有增加又有减小。较高温度和较长时间的扩散条件会对有源区的发光特性造成灾变性破坏。     

量子点发光二极管研究获进展

<正>日前,在国家自然科学基金重点项目等的支持下,浙江大学化学系彭笑刚课题组与材料系金一政课题组合作在量子点发光二极管研究领域取得了重要进展。相关研究成果发表在《自然》上。该文报道了一种以量子点为电致发光材料的新型LED器件。其性能远远超过了目前相关文献报道的其他量子点LED,并且该新型器件可以通过简单的溶液加工路线制备而得。LED作为下一代照明与显示的核心器件已被业界认可。Ga N外延生长量子阱的LED器件则     

流体静压力对AlyGa1-yN/AlxGa1-xN三角量子阱中磁极化子回旋频率与回旋质量的影响

运用Larsen的微扰方法,研究纤锌矿Aly Ga1-y N/Alx Ga1-x N三角量子阱与GaN/Alx Ga1-x N方量子阱中磁极化子回旋频率与回旋质量随流体静压力、外磁场强度及组分的变化关系.在理论推导中,计入声子频率、介电常数、电子有效质量对压力P和坐标z的依赖性,并考虑其各向异性.结果显示,在外磁场强度...     

a-Si∶H/a-SiN_x∶H超晶格薄膜的光声谱

我们应用光声技术,研究a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格薄膜中载流子的非辐射复合和量子尺寸效应,发现载流子的非辐射复合与超晶格薄膜中的缺阱有关;超晶格薄膜的光学能隙随着势阱宽度减小而增大。     

a—Si：H/a—SiN_x：H超晶格薄膜的光声谱

我们应用光声技术,研究 a-Si:H/a-SiN_x:H 超晶格薄膜中载流子的非辐射复合和量子尺寸效应,发现载流子的非辐射复合与超晶格薄膜中的缺阱有关;超晶格薄膜的光学能隙随着势阱宽度减小而增大.