高亮红光RCLED的结构设计与MOCVD外延生长

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinshi46
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自LED面世半个世纪以来,技术日新月异。红光LED已经得到了长足的发展,内量子效率已经接近100%,而人们对还在孜孜追求着更高效率的红光LED。正是在这种背景下,更高亮度红光LED的研发提上日程。  LED的亮度和出光效率与其采用的结构、有源区的选择、结构生长中的外延质量以及后期制备工艺都紧密相关。  谐振腔发光二极管(RCLED),通过其微腔效应的作用,改变了有源区自发辐射的模式,进而对辐射光谱的频率和角度作出限制,可以大大提高内、外量子效率,是一种制备高亮LED非常优异的结构。  红、橙光发光材料先后经历了发光效率不高的混合带隙GaAsP材料、高亮度的直接带隙材料AlGaAs和更高亮度的直接带隙材料AlGaInP时代。由于人眼对不同波长的光谱敏感程度不同,在同等功率的情况下630nm的波长亮度为传统650nm红光的2.5倍,更适合做高亮度发光器件。  制作630nm的有源区材料为低Al组分的(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P,其生长温度研究相对较少,为避免Al组分引入C和O杂质的并入,生长需要较高的温度,同时,为避免In组分的挥发,又需要较低的生长温度,所以找到其合适的生长温度窗口显得很有必要。  利用MOCVD生长外延片时还需要进一步研究相关材料尤其是GaAs系的生长,包括生长温度、压强、Ⅴ/Ⅲ比、掺杂浓度等对器件的影响。设计好RCLED芯片结构后,需要确定结构的具体材料和达到相应目的需要的组分。外延片生长完成需要对关键参数如代表有源区的中心波长、代表DBR的反射率、代表谐振腔厚度的共振波长作以测试。  最后需要对生长完的外延片按照一定的工艺流程制成芯片,并测试其关键电学、光学特征参数。  文章按照以上思路和顺序,设计RCLED结构,关键参数有辐射中心波长630nm,上、下DBR反射率分别为99%和70%,谐振腔厚度1-λ。实际MOCVD生长中,有源区采用(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P/(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P材料构成多量子阱结构,共生长3对;DBR采用Al0.6Ga0.4As/AlAs各λ/4交替生长,下DBR34对,上DBR7对;窗口层采用GaP薄层代替GaAs等,并确定了每层生长的厚度、生长温度、掺杂浓度等,最终生长出了相关结构的RCLED外延片。在测试PL谱、白光反射谱、掺杂浓度后,工艺流片制作出了相应的RCLED裸芯片,在20mA的电流下工作电压为2.8V,光辐射功率为0.91mW,中心波长631nm,主波长620nm。通过实验对比,比传统LED和以GaAs作为电流扩展层的RCLED出光效率都有不同幅度的提升。
其他文献
高可靠性的集成电路在当今社会已经变得必不可少,并在诸如电力系统、航空航天系统等关键领域得到广泛的应用。在纳米级的工艺下,软错误是造成芯片失效的主要原因。软错误是由辐
从摩尔定律提出后近50年,半导体集成电路规模不断扩大,器件特征尺寸不断减小,这对传统硅基MOS器件性能持续提升和半导体器件制备工艺技术提出了越来越高的要求和挑战。锗作为一
石墨烯(Graphene)自2004年问世以来,因其稳定的结构、良好的导电和导热能力、透明和柔软的特性,逐渐成为了学术界和工业界的热点。目前,化学气相沉积法已经成为制备石墨烯的主流
随着集成电路的持续发展,越来越多的便携式电子设备成为了人们生活不可或缺的产品。在当前技术水平下,集成电路供电电压可能小于1V,所以,集成电路对其电源电压的要求尤为苛刻,使得
本研究应用二维凝胶电泳技术和蛋白质质谱技术等蛋白质组学研究方法对脱色希瓦氏菌S12偶氮呼吸条件下的细胞膜蛋白质组成结构特点及其功能进行探讨。分别对脱色希瓦氏菌S12在
MESFET微波功率器件是金属-半导体场效应晶体管,它有GaAs和GaN基器件,由于其优良的迁移率以及优异的高频、大功率、低噪声性能,越来越受到人们的关注,其应用范围也越来越广泛,在计
随着电动汽车产业的蓬勃发展,汽车电子系统与车辆信息变得越来越复杂。传统汽车仪表已无法显示电动汽车高级功能的状态,全液晶仪表应运而生。HUD抬头显示系统作为新兴车载装备,
如今,显示技术已渗透到生活的方方面面。当今主流的显示技术为有源平板显示(AMFPD)技术。多晶硅具有高载流子迁移率,基于多晶硅制作的薄膜晶体管(TFT)驱动能力强,易于与周边驱动
雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)因量子效率高,体积小,不受磁场影响,工作电压低,可在室温范围工作等众多优点,使其被大量用于量子密钥、时间相关计数、成像、雷达探测、
微细电火花加工技术作为一种金属微细加工的手段,具有非接触,宏观作用力小等特点,越来越受到广泛的关注。然而微细电极的制备是微细电火花加工的重要瓶颈之一。本论文提出了利用