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GaN基LED因其发光波长可实现从红外到紫外连续可调,已被广泛应用于固态照明领域。然而,不同波长LED发光效率发展极不平衡。目前GaN基蓝光LED已达商业化标准,而黄绿光波段LED由于高铟组分及大应力等问题其发光效率仍处于较低水平,这一现象被称为“黄绿鸿沟”。这成为了制约多基色白光LED照明发展的重要瓶颈。因此,有必要深入研究如何来提升黄、绿光LED的发光效率。本论文以Si衬底GaN基绿光LED为研究对象,通过改变有源区生长条件及结构,探究其对绿光LED光电性能的影响,以期进一步提升绿光LED发光性能。主要取得了以下研究成果:1.通过调节量子垒生长过程中TEGa源的流量,研究量子垒生长速率对量子阱晶体质量的影响,进而研究其对GaN基绿光LED光电性能的影响。量子垒生长速率降低时,量子阱中所形成的N空位减少,大尺寸的富In团簇得到有效缓解,从而量子阱晶体质量明显改善。同时,量子垒速率减慢使得阱垒界面更为陡峭,对载流子的限制能力提高。这使得量子垒生长速率较低的样品在整个测试电流密度范围内(0.001-75 A/cm2)均表现出更高的外量子效率。此外,量子垒生长速率降低后,LED的反向漏电流有所缓解,进一步验证了量子垒生长速率较低有利于量子阱晶体质量的改善。2.在传统的InGaN/GaN超晶格准备层的基础上,将准备层分成三段生长,并对分段处的GaN垒进行Si的重掺杂,研究了准备层掺Si对GaN基绿光LED光电性能的影响。研究发现:准备层掺Si后,LED的正向电压有所降低,并且在工作电流密度下(35 A/cm2)电光转换效率得到提高。而这种性能的改善与准备层区异质结势垒高度相关,Si的掺杂在一定程度上能够降低势垒。然而,准备层掺Si后会伴随着量子阱有源区晶体质量恶化,导致LED正反向漏电流加剧。这是因为准备层分成三段生长以及掺Si会引入较多的缺陷,进而破坏量子阱的质量。此外,在低温电致发光光谱下可以观察到准备层中掺Si的样品电子泄漏峰强度更大,说明其电子泄漏更严重。我们将此现象归因于准备层区势垒降低使得电子更容易被注入到量子阱中,而低温下电子与空穴浓度严重不匹配,从而电子更容易从量子阱泄漏到p层。3.研究了准备层厚度对Si衬底GaN基绿光LED光电性能的影响。结果表明:随着准备层的加厚,量子阱中产生的大尺寸富In团簇逐渐被消除,LED的正向漏电流得到缓解。然而,准备层更厚的样品反向漏电更严重,其归因于V型坑尺寸及密度的增大。正因为V型坑尺寸的增大,使得空穴注入效率提高,有效降低了 LED的正向电压,进而提升了 LED的发光效率。此外,由于准备层具有释放量子阱中应力的作用,使得准备层更厚的样品在小电流密度范围内电致发光光谱峰值波长蓝移量更小。