【摘 要】
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AlGaN基紫外LED因其在杀菌、通信等领域具有巨大应用价值而备受关注。然而,随着Al组分的增加,AlGaN基UV-LED的光电性能由于受到高位错密度、低载流子注入效率等因素影响,未能得到很好的提升。本论文针对LSPs耦合增强的紫外LED展开研究,利用金属纳米结构所激发的LSPs与有源区实现共振耦合,达到提高器件的IQE的目的,从而增强器件的发光效率。取得的主要研究结果如下:针对AlGaN基DUV
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AlGaN基紫外LED因其在杀菌、通信等领域具有巨大应用价值而备受关注。然而,随着Al组分的增加,AlGaN基UV-LED的光电性能由于受到高位错密度、低载流子注入效率等因素影响,未能得到很好的提升。本论文针对LSPs耦合增强的紫外LED展开研究,利用金属纳米结构所激发的LSPs与有源区实现共振耦合,达到提高器件的IQE的目的,从而增强器件的发光效率。取得的主要研究结果如下:针对AlGaN基DUV-LED结构进行2D器件建模及仿真。p-AlGaN层为光栅结构,Al放置于光栅凹槽内,增加凹槽内Al的厚度,吸收峰向短波长方向移动（蓝移）,有源区附近电场强度增强相对值呈现先增加后降低的趋势;增加光栅周期,器件吸收峰向长波长方向移动（红移）。当光栅周期为240nm、占空比为0.5、Al的厚度为15nm时,此时Al所激发的LSPs能够与272nm的DUV光实现共振耦合,有源区附近电场强度增强相对值达到4.2。同时,可以通过增加SiO2介质层对LSPs特性及发光特性进行进一步优化。针对AlGaN基UV-Micro-LED结构进行3D器件建模及仿真。AlGaN凹槽内Al三棱柱结构相较于Al立方体结构具有更优的发光效果;对于所研究的器件尺寸,当Al三棱柱的高度增加到90nm时,所激发的LSPs能够与303nm的紫外光实现共振耦合,有源区附近电场强度增强相对值达到1.7。本论文为进一步提高基于LSPs共振耦合的AlGaN基紫外LED光电性能提供了一定理论依据。
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