【摘 要】
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AlGaN基紫外发光二极管（UV-LEDs）被认为是传统汞灯合适替代品,其具有功耗低、光谱纯度高、开启电压低、体积小、环境友好等优点,在包括紫外固化、医用光疗、传感、杀菌、消毒等领域有着广泛的应用。然而,与发展成熟的Ga N基可见光LEDs相比,AlGaN基UV-LEDs在广泛应用前仍有许多问题需要解决。通常大多数应用要求UV-LEDs具有高输出功率,并且在长时间运行中保持稳定,而在运行过程中导致
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AlGaN基紫外发光二极管（UV-LEDs）被认为是传统汞灯合适替代品,其具有功耗低、光谱纯度高、开启电压低、体积小、环境友好等优点,在包括紫外固化、医用光疗、传感、杀菌、消毒等领域有着广泛的应用。然而,与发展成熟的Ga N基可见光LEDs相比,AlGaN基UV-LEDs在广泛应用前仍有许多问题需要解决。通常大多数应用要求UV-LEDs具有高输出功率,并且在长时间运行中保持稳定,而在运行过程中导致光功率下降的物理退化机制仍未完全了解,所以需要对其退化过程进一步研究,以获得高可靠性的UV-LEDs。本论文主要针对UVB波段（320-280 nm）LED的可靠性开展研究。通过控制外部条件,即注入电流和环境温度,测试并分析电应力前、后和热应力下LED性能参数的变化,揭示了其退化机理。论文所取得的研究成果如下:（1）在固定温度下,对一组UVB-LEDs开展了老化试验,利用阶梯式的恒定电应力,连续跟踪其光功率变化,发现光功率随时间的退化表现出快速下降和缓慢下降两个过程。进一步试验揭示了其退化机理,例如,对单个LED实行时间分段式电应力老化试验,在每个阶段均测试其电流-电压（I-V）、电致发光（EL）谱和光功率-电流（L-I）特性。分析表明UVB-LED经历电应力老化后,器件内部特别是有源区及附近会产生或激活缺陷,为器件老化的成因之一。（2）热应力是UVB-LED的敏感参数,影响着器件光功率变化,实验测试了从103-403 K温度范围下的I-V特性、EL谱、光功率、和电容-电压（C-V）曲线。通过分析低温下光谱的发光峰位变化,证实有源区量子阱内的激子离域有效降低了电致发光强度;而高温下,Shockley-Read-Hall（SRH）复合和载流子逃逸共同主导发光效率下降。特别地,表观电荷分布（ACD）在高温下表现出额外的载流子浓度峰,分析认为该峰出现与光功率热下降存在联系。（3）利用仿真软件对室温以上的ACD进行了模拟。根据实验耗尽宽度的变化,在模拟中考虑了p侧的耗尽区贡献,并加入了p侧空间电荷区（p-SCR）宽度,得到了模拟与实验较为契合的耗尽宽度。对于额外的浓度峰,认为是由量子垒/电子阻挡层（QB/EBL）界面极化电荷变化引起。这些额外的载流子浓度峰的出现降低了p区电子阻挡层的势垒高度,使得注入器件的电子更多逃逸到p区并进行非辐射复合,从而导致光功率的下降。
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