论文部分内容阅读
Ⅲ-Ⅴ族发光二极管由于其在全彩显示，液晶背光源，手机背光源，照明等领域中的广泛应用而吸引了巨大的关注，在室外照明和固态照明中高效率的InGaNLED被认为是照明市场中最重要的一块，可是Ⅲ-Ⅴ LED的广泛应用仍遇到了不少的困难。例如，InGaN量子阱是在蓝宝石衬底上沿着c轴生长，GaN及其合金在<0001>方向具有很强的自发极化和压电极化。这种极化效应使得氮化物外延层中产生较高强度的内建电场，内建电场使得电子和空穴沿着相反的方向偏移，这严重影响了电子波函数和空穴波函数在空间上的交叠，材料的发光效率大大的降低。目前，市场上广泛销售的白光LED是单蓝光芯片激发Y3Al5O12∶Ce3+黄色荧光粉产生黄光与部分没有被吸收的蓝光耦合成白光发射，可是这种白光LED面临高色温、低显色指数两方面缺陷，这也成为了白光LED成为通用照明的障碍。因此寻求方法克服这两个方面的障碍显得尤为重要，本文从上述两个方面出发，设定了三种LED结构来提高LED的光电特性，获得了如下创新和有意义的结果。
双蓝光LED的有源区由两种不同In组分量子阱组成，这个两个阱分别发射不同波长的蓝光，从而提高了蓝光光谱的半高宽。采用AlxGa1-xN作为低In组分量子阱的垒层来调节双波长LED的光谱稳定性，从而实现较高显色指数LED，当A(l)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A(l)组分为0.09时，光谱在电流为40～100mA范围内比较稳定。
用InyGa1-yN取代普通GaN作为双蓝光LED的垒层，降低InGaN阱层和InGaN垒层的极化效应，模拟结果表明，相比于InyGa1-yN/GaN量子阱，InyGa1-yN/InxGa1-xN量子阱能减弱LED的红移现象，同时InGaN阱层能提高电子和空穴在蓝光、蓝紫光量子阱中的均匀分布，进而减弱了双蓝光LED在高电流下的低效率现象。
采用渐变量子阱宽替代普通量子阱，模拟结果表明渐变量子阱宽能改善空穴在量子阱中的分布，进一步减弱了在高电流下的低效率现象，同时渐变量子阱的半高宽是普通量子阱的半高宽的两倍。