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本文对含有高In组分量子点的双波长LED进行了一系列模拟实验,通过改变器件的结构参数,对器件的辐射光谱、能带结构、载流子浓度、复合速率、内量子效率、I-V曲线等进行了研究,旨在为实现无荧光粉单芯片的白光LED提供理论依据。本文的结论主要有以下几点: (1)通过对器件结构的调整与对比,发现蓝绿双波长LED的绿光量子阱中加入高In组分量子点后可以拓宽辐射光谱,使LED光谱具有更高的显色指数,为实现无荧光粉的白光LED提供指导。量子点对载流子具有很强的束缚能力,并且载流子在量子点处具有更短的寿命,载流子优先在量子点处复合,量子点处所对应的黄光与量子阱润湿层所对应的绿光的比例随量子点浓度的增大而增大,载流子浓度较低时以量子点处的黄光辐射为主,载流子浓度变大后,量子点复合逐渐达到饱和,绿光辐射开始占据主导。对间隔层厚度和间隔层掺杂浓度的调节可以很方便地调控载流子的分布,从而实现对含有量子点的双波长LED两个活性层辐射速率的调控。结果表明,通过对量子点浓度、间隔层厚度、间隔层掺杂浓度的控节可以很好地实现对LED辐射光谱的调控作用。 (2)计算了双波长LED在不同电流下的性质,发现随着电流的增大,光谱会变得更加宽广,大电流时量子点主要表现为对光谱发光峰的拓宽作用。一方面,随着电流的增大,LED器件承受的电压值也在增加,LED的能带更加倾斜,加剧了量子斯塔克效应,使光谱产生红移趋势;另一方面,增大电流后电子和空穴的分离对极化电场产生屏蔽作用,使光谱发光峰产生蓝移。 (3)对含有量子点的单波长和双波长LED进行了模拟实验,探讨了不同表面极化电荷含量情况下两种LED器件的光电性能,极化电荷为理想最大值的20%时器件具有良好的光电性能,量子点对应的光谱具有较高的辐射速率,双波长器件可以获得宽广而均匀的光谱,使LED具有良好的显色性和较高的内量子效率,为单芯片无荧光粉白光LED的实现提供了理论依据。同时,量子点的引入可以释放量子阱内晶格失配带来的应力,缓解应力,减小了极化电荷对器件性能的影响,减小了斯达克效应,使器件的辐射光谱更加稳定。 (4)通过改变双波长LED两个活性层阱宽,研究了阱宽变化对双波长LED性能的影响,发现双波长器件的阱宽选取4~5nm时性能最佳。对于活性层Ⅰ内的湿润层,其厚度不大于2nm时,载流子局域限制效应导致润湿层基本不发光,主要以量子点辐射复合为主,而阱宽大于5nm时,活性层Ⅰ内主要为润湿层发光。蓝光阱宽越宽,量子限制斯塔克效应越显著,活性层Ⅱ辐射的光的波长越长,蓝光的光谱也越宽,其光谱的辐射速率虽然有所降低,但器件整体的能量增加。量子阱的阱宽越窄载流子的局域限制作用越明显,阱宽越宽量子阱内的量子限制斯塔克效应越严重,两种效应有此长彼消之势。