论文部分内容阅读
近年来，作为GaN基发光二极管(LED)有源区的InGaN/GaN多量子阱(MQW)得到了广泛地研究，并且InGaN基蓝光LED在商业上已取得了巨大成功。但是由InN与GaN的晶格失配导致了InGaN/GaN量子阱中存在着很大的应力，一方面应力会产生压电极化电场，引起能带的倾斜，使发光效率下降。另一方面应力会阻碍量子阱中In的有效合并，难以形成晶体质量良好的高In组分的量子阱。因此，InGaN量子阱中应力的调制对提高器件的发光效率和增加发光波长有着重要的意义。本文在InGaN/GaN多量子阱和n-GaN层中引入两种类型的应力调制结构，即InGaN单层插入结构和InGaN/GaN超晶格插入结构，并详细研究了具有应力调制结构的InGaN/GaN多量子阱的发光机理，主要内容如下。
首先研究了具有部分弛豫的InGaN单层插入结构对绿光(497nm)多量子阱LED发光特性的影响。室温EL测试表明具有InGaN插入结构的绿光LED出现了分别位于459nm和565nm的两个发光峰。HRXRD和TEM测试结果表明部分弛豫的InGaN插入结构并没有引起量子阱中平均In组分的增加，而是改变了其In组分的分布，即在量子阱中出现了尺寸较大的富In团簇区和其它低In组分的量子阱区。
其次研究了应变的InGaN/GaN超晶格插入结构对于绿光(499nm)多量子阱LED发光特性的影响。室温EL测试表明具有超晶格插入结构的绿光LED出现了分别位于491nm和535nm的两个发光峰。HRXRD和TEM测试结果表明应变的超晶格插入结构并没有引起量子阱中平均In组分的增加，而是改变了其In组分的分布，即在量子阱中出现了的尺寸较小的富In团簇区和其它低In组分的量子阱区。
最后研究这两种应力调制结构引发多量子阱双波长发射的发光机制。通过对其不同注入电流的EL谱和变温、变激发功率PL谱的分析得到以下结论。对于InGaN插入结构来说，由于InGaN层的应力弛豫，在InGaN量子阱中引入了新的位错。同时增强了InGaN中In的相分离，形成了尺寸较大的富In量子点。应变的超晶格插入结构并没有在InGaN量子阱中引入新的位错，而是使量子阱中的应力得到了释放，使其能够合并入更多的In组分。但当量子阱中的In组分超过某一阈值后，阱中的应力将会以量子点的形式释放，所以在InGaN阱中形成了尺寸较小的富In量子点和低In组分的量子阱。但是这种量子点与位错并没有位置上的联系。