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GaN基LED是一种新型固态光源,具有节能、光电转换效率高、寿命长、安全环保等显著特点,已被广泛应用到各个领域,具有极大地潜力,有成为新一代照明光源的可能。 要想进一步发挥LED照明的潜力,还有许多问题需要解决。首先就是要解决发光效率问题,LED的发光效率主要由外量子效率决定,外量子效率则是内量子效率和光萃取效率的乘积。在生长过程中由于外延层不同材料之间晶格不匹配会产生压电极化效应,再加上三族氮化物自身的自发极化,会在界面处产生极化电荷,极化电荷产生的极化电场导致能带弯曲,会造成发光波长的不稳定以及严重的漏电流,进而导致内量子效率的降低,另外非辐射复合等其他原因也会造成内量子效率的降低。内量子效率随注入电流的增大而降低,这种现象就被成为LED的droop效应,改善droop效应是目前LED发光效率研究的重点。 本文对GaN材料结构及物化特性做了基本介绍,然后根据GaN基LED的基本结构和发光原理,从极化效应、电子泄漏、空穴注入、非辐射复合几个角度分析了LED的droop问题,并从电子阻挡层区域以及量子阱垒区域两个角度对已提出的改善方案进行了分析说明,然后提出了漏电子复合阱(LER)结构并使用APSYS模拟软件对新结构进行建模,根据实际情况设置相关参数,分析了改进结构与传统结构的能带、电子空穴浓度分布、电子电流分布、内量子效率、辐射复合率。研究发现改进结构可以有效的调整能带结构,提高空穴注入效果并降低电子泄漏,辐射复合率得到提高,droop效应得到改善,光输出功率得到提高。最后又对漏电子复合阱结构LED的电子阻挡层的掺杂、Al组分参数进行调整,发现电子阻挡层无掺杂的结构使漏电子复合阱得到更加充分的利用而最终提高发光效率,通过对无掺杂的电子阻挡层的Al组分的调整可以使载流子在正常复合阱和漏电子复合阱中更加合理分布,从而得到更高的内量子效率和输出功率。