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随着半导体材料生长技术和器件制备工艺的发展,高亮度发光二极管(HB-LED:High Brightness Light Emitting Diode)也得到快速的发展。四元系AlGaInP是一种具有直接宽带隙的半导体材料,已广泛应用于多种光电子器件的制备。由于材料发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段,由此制成的可见光高亮度发光二极管受到广泛关注。AlGaInP高亮度红光发光二极管已大量用于户外显示、交通灯、汽车灯等许多方面。 本文主要研究内容是,通过改进AlGaInPLED芯片外延生长结构,使用MOCVD系统进行外延得到适合倒装工艺的LED芯片,经过倒装工艺后最终得到高亮度的红光LED。具体研究内容如下: 首先以实验室Emcore D125型MOCVD为依据,对MOCVD生长动力学等理论进行研究分析,介绍分析了MOCVD系统,为了确定较好的MOCVD工艺条件,先采用Flunet软件进行MOCVD反应室建模,对D125反应室进行三维数值模拟,最后确定出较好的生长温度压力及进气口流量比例,与实验结果进行对比优化。 然后介绍了AlGaInP LED相关理论,通过matlab模拟分析了全方位发射镜与DBR反射镜的优缺点,确定全方位反射镜为最终方案。设计适合倒装工艺的LED芯片结构进行外延。分析LED外延片每层结构材料的选择及确定每层的生长厚度,为了得到高内量子效率的多量子阱结构进行了量子阱的生长试验,找到了高内量子效率的量子阱的生长条件,在此基础上生长了腐蚀停层,限制层,窗口层,并对生长的倒装芯片进行了测试。 最后对制得的AlGaInP LED外延片进行后工艺的处理。经过腐蚀,键合等工艺制得倒装的AlGaInP LED芯片,对芯片进行电学特性与光学特性的测试,在20mA的电流下电压为2.27V,I-V特性曲线良好,最后给出了三种不同结构LED的光谱特性图,倒装结构比无DBR结构的LED提高了277.1%,比DBR结构的LED提高了106.3%。从这些数据中可以看出倒装结构LED可以大幅度提高出光效率。