论文部分内容阅读
发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)与传统的光源相比，具有节能、高效率、低压、高可靠性、长寿命等一系列优点，已广泛应用于显示、指示和照明等领域，是提倡低碳生活的首选照明光源，有望取代目前在照明领域占统治地位的荧光灯和白炽灯，因此受到了全世界的瞩目。本文针对AlGaInP红光LED的电流扩展对光功率的影响进行了研究。对传统AlGaInP红光LED进行了电流扩展模拟，制备了以碳纳米管(Carbon nanotube, CNT)为透明导电层的AlGaInP LED并测试其电光特性，将模拟结果与实验所测得结果进行了对比，得出一致结果。验证了电流扩展理论分析的正确性并且说明了CNT作为电流扩展层应用于LED器件的可行性。本文主要研究内容包括以下几个方面：(1)电流扩展理论计算本文首先根据基尔霍夫定律和E. F. Schubert等人的结论对电流扩展理论公式进行了推导，得出电流扩展长度LS和电极边缘电流密度J0的求解方法。根据电流扩展理论对J0和LS进行了计算得出器件的电流理论扩展，将计算结果与模拟结果进行对比，得到了较好的吻合结果。分析了误差的原因是由于器件长度限制使得电流在器件边缘积累而引起的模拟结果与理论计算模型的偏离所造成的。(2)传统AlGaInP LED电流扩展模拟针对300×300μm2AlGaInP LED的电学特性进行模拟，得出其器件内部的电流密度分布，远离电极边缘电流密度呈指数衰减。由于大部分注入电流和载流子都分布在电极下方区域，只有电极以外的载流子才对发光有贡献，因此本文中定义电极以外的载流子为有效载流子。根据模拟结果对有效载流子进行了计算，发现有效载流子随着注入电流的增加而接近线性减少，随着扩展层方块电阻的增加而指数减少。推测有效载流子比例变化对光功率有重大影响。(3) CNT AlGaInP LED的测试和模拟对比本文制备了两种透明导电层：CNT和在CNT表面蒸镀了2nm Au之后的Au-CNT。对这两种样品进行了电学和光学的测试， CNT透明导电层的方块电阻大概在1000Ω/sq左右，而Au-CNT透明导电层的方块电阻约为130Ω/sq；CNT的透光率在620nm波长范围内为92%，Au-CNT透光率为81%，将导电层铺设在LED器件表面，制备了CNTAlGaInP LED和Au-CNTAlGaInP LED两种器件。测试I-V曲线和L-I曲线以及光斑分布。对比L-I曲线发现，Au-CNT系统的器件光功率高于CNT器件光功率30%左右。同时，Au-CNT器件模拟与实验结果有良好的一致性，说明有效载流子是提高光功率的重要因素，可以直接影响光功率的大小，也可以说明CNT作为透明导电层应用于LED器件的可行性。