无电学接触型氮化镓基Micro-LED器件光电性能EI北大核心CSCD

针对传统Micro-LED芯片巨量转移与键合、发光芯片与驱动电极高质量接触等技术难题,本文采用金属有机化合物化学气相沉积和原子层沉积工艺制备无电学接触型氮化镓基Micro-LED器件,研究了器件的伏安特性、亮度-频率特性、发光延迟特性及阻抗-频率特性等光电特性,并分析了器件工作机理。实验结果表明,交流驱动的无电学接触型Micro-LED器件的电流随着频率的增大而增大,且I-V特性呈线性关系。在20V_(pp)的驱动信号下,器件亮度随频率的增大先上升后下降,在频率为25 MHz时,器件亮度达到最大,且发光峰值滞后于电流峰值,说明器件的发光存在延迟。器件的等效阻抗随着频率的增大呈现先减小后趋于稳定的趋势,且器件在频率53 MHz附近出现负电容现象。     

低压驱动薄膜电致发光特性及其机理的研究

采用低电阻率为Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５／Ａｌ２Ｏ３复合层制备了出低压驱动Ｚｎｓ：Ｍｎ薄膜电致发光器件，它的阈值电压在４０Ｖ以下，当驱动电压为６０Ｖ，频率为５０Ｈｚ，发光亮度在２００ｃｄ／ｍ＾２以上，这种器件具有其独特的亮度－电压特性和电荷存储量－电压特性，利用空间电荷限制电流模型分析了发光层中空间电荷，电场强度在这种低压驱动电致发光器件发光层中的分布特性，并对低压驱动薄膜电致发光机理，亮度     

考虑小尺寸效应的Micro-LED驱动结构设计

设计一款芯片尺寸为300μm的蓝绿光微型发光二极管（Micro-LED）并将其点亮，通过TCAD仿真对芯片尺寸为10、38、100、300μm的Micro-LED进行模拟仿真，探究了Micro-LED的小尺寸效应，发现随着Micro-LED尺寸的减小，开关损耗增加。因此，针对提高小尺寸Micro-LED单点像素的驱动电流密度过程中产生的开关损耗增加的问题，模拟仿真驱动电路驱动Micro-LED的开关特性过程，进行减小开关损耗的研究。利用Sentaurus TCAD软件进行仿真，设计了一台沟道长度为0.18μm的p型金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）器件，将PMOS器件和Micro-LED器件通过铟凸点进行键合，并对PMOS驱动电路驱动单独Micro-LED像素进行仿真，进一步进行PMOS驱动两个Micro-LED像素的仿真，从而模拟阵列像素驱动的情况，通过比较开关延迟时间判断驱动效果并进行实验验证，发现当PMOS接入限流电阻驱动Micro-LED时，阻值越小，驱动效果越好，而且起到消除浪涌、限流分压的作用，但PMOS直接驱动Micro-LED比加入限流电阻的效果更好，PMOS驱动...     

无注入型发光二极管的载流子输运模型研究

无载流子注入型发光二极管(简称无注入型LED)因其简单的器件结构有望应用于Micro-LED、纳米像元发光显示等新型微显示技术.由于没有外部载流子注入,无注入型LED的内部载流子输运行为无法直接用传统的PN结理论进行描述.因此,建立无注入型LED的载流子输运模型对于理解其工作机理和提高器件性能具有重要意义.本文根据无注入型LED的器件结构,结合PN结理论建立无注入型LED的载流子输运数学模型.基于该数学模型解释器件的工作原理,获得器件的载流子输运特性,揭示感应电荷区长度、内部PN结压降与外加驱动电压频率的关系.根据建立的数学模型提出了针对无注入型LED器件设计的建议:1)减小感应电荷区掺杂浓度,可有效提高内部LED的压降;2)利用PN结的隧穿效应,可有效提高器件内部LED的压降;3)使用正负方波驱动可以获得比正弦驱动更大的内部LED压降.本文有关无注入型LED的载流子输运模型的研究有望为改善无注入型LED器件结构、优化工作模式提供理论指导.     

以陶瓷厚膜为绝缘层的红色ZnSvSm,Cl电致发光器件

报道采用高介电常数的陶瓷厚膜作绝缘层、ＺｎＳｖＳｍ , Ｃｌ作为发光层的红色薄膜电致发光器件。测量了器件的电致发光光谱和亮度电压曲线, 研究了发光机理和效率电压等特性。制备的器件在市电频率驱动下１６ Ｖ启亮, 最大亮度为１８．４ ｃｄ／ｍ ２, 最大效率为０．０６ ｌｍ ／Ｗ。     

直流电致发光器件在脉冲电压激发下光电特性的测量

我们用单极性脉冲电压激发ＺｎＳ－Ｍｎ，Ｃｕ粉未发光器件并测量了光电特性。研究了不同形成电压下脉冲电流同脉冲电压的关系；过电压激发下积分亮度的变化；积分亮度同激发脉冲的频率和占空比的关系。我们也测量了一个脉冲期间在发光器件年的瞬态电压变化，看到了负阻效应。     

绿色陶瓷厚膜电致发光器件研究

报道了采用高介电常数的陶瓷厚膜作绝缘层、ＺｎＳ：Ｅｒ,Ｃ１作为发光层的绿色薄膜电致发光器件（ＣＴＦＥＬ）。器件结构为陶瓷基片／内电极／陶瓷厚膜／发光层（ＺｎＳ：Ｅｒ,Ｃ１）／透明电极（ＺｎＯ：Ａ１）。制备的器件在市电频率驱动下发出明亮的绿光,测量了器件的电致发光（ＥＬ）光谱和亮度－电压曲线,研究了发光机理和效率－电压等特性。     

AlGaInP DH-LED的pn结特性

针对AlGaInP DH-LED的pn结特性进行了理论分析,得出电流密度J与电压V的关系。通过Matlab进行模拟分析,结果表明:当温度(300 K)一定时,在电压较小的情况下,电流密度成直线形式增大;当电压增大到一定值时,电流密度成对数形式增大;当电压过大时,电流密度几乎不增大。随着电压的升高,器件产生焦耳热增多,影响器件的工作特性,最终缩短LED的寿命。综合考虑,最后得出理论上的最佳发光驱动电压范围为2~2.33 V。     

基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作

提出了采用环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料制备匹配蓝光Micro-LED阵列的量子点色转换层以实现Micro-LED阵列器件全彩化的技术方案。通过采用倒置式量子点色转换层方案,实现了InP/ZnS量子点材料和Micro-LED阵列的非直接接触,从而可以缓解LED中热量聚集导致的量子点材料发光主波长偏移、半峰宽展宽以及发光效率衰减等问题。量子点色转换层中内嵌PDMS聚合物柔性膜层,可以消除咖啡环效应,同时,色转换层中内嵌飞秒激光图案化处理的500 nm长波通滤光膜层,可以抑制蓝光从非蓝色像素单元出射。最后,实验制备了像素单元中心间距90μm的16×16 InP/ZnS量子点色转换层。该设计可以实现基于蓝光Micro-LED阵列的全彩色Micro-LED显示器件的制备,并且该制备方法可以降低全彩色Micro-LED阵列显示器件的制备成本。     

有机薄膜电致发光的形成过程

近些年,有机薄膜电致发光(Organic Thin Film Electroluminescent-OTFEL)器件的发展非常迅速[1,2,3]。由于它易于实现大面积彩色显示,成为发光研究中的热点。目前研究工作面临的最大问题是器件的稳定性。通常,OTFEL器件在空气中的老化速度很快。连续工作时,器件发光的时间约几个小时。在恒定电流驱动下,器件的亮度从快到慢持续下降,同时驱动电压逐渐上升,说明器件的老化伴随着电阻的增大。在研究OTFEL器件老化机制的过程中,我们发现了一种非常有意义的现象:器件在恒定脉冲电压驱动下,随驱动时间的增加,初始亮度经过一个短暂上升的过程。     

以陶瓷厚膜为绝缘层的红色ZnS:Sm,Cl电致发光器件

报道采用高介电常数的陶瓷厚膜作绝缘层、ＺｎＳ：Ｓｍ,Ｃｌ作为发光层的红色薄膜电致发光器件。测量了器件的电致发光光谱和亮度电压曲线,研究了发光机理和效率电压等特性。制备的器件在电驱动下１６Ｖ启亮,最大亮度为１８．４ｃｄ／ｍ＾２,最大效率为０．０６１ｍ／Ｗ。     

粉末材料的场致发光(1)

1.场致发光的基本现象及一般原理 (1)交流激发下的场致发光 用于交流激发的粉末场致发光材料主要是ZnS:Cu之类材料。 交流场致发光的亮度和所加电压的关系符合经验公式: B=B_0exp[-(V_0/V)~(1/2)] 其中B为亮度,V为外加电压,B_0和V_0为和电压无关的常数。从这个经验公式可以知道,亮度是随电压的增大超线性增加的。B_0和V_0与温度、电压的频率,所用的发光粉,发光屏的结构有关。频率越高,温度越     

GaN基微缩化发光二极管尺寸效应和阵列显示

设计制备了不同大小的单颗微缩化发光二极管(Micro-LED)和Micro-LED阵列.其中,单颗MicroLED尺寸为40—100μm,其电极结构为共N极, P极单独引出;阵列像素数量为8×8,被动驱动结构,像素大小为60μm.器件制备过程中使用厚光刻胶作掩膜,刻蚀N型GaN外延片至衬底,形成隔离槽.通过优化电极结构和厚度,提高了P电极在隔离槽爬坡处的可靠性;使用现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)对Micro-LED被动阵列进行了驱动显示.对于不同尺寸的单颗Micro-LED进行了电学、光学、热学等方面的测试分析.结果表明:随着尺寸的减小, Micro-LED所能承受的电流密度越大; Micro-LED与普通蓝光LED相比具有较大的k系数,并且随着尺寸的减小, k系数的数值增大,热稳定性不如传统蓝光LED.FPGA可以实现对Micro-LED被动阵列的良好驱动.     

发光及显示器件光电特性测试系统设计

为了提高发光及显示器件光电特性测量实验的智能化程度,减小人为误差,并考虑工作温度对其光电特性的影响,设计了一种能够自动、同步测量发光体亮度、温度、伏安特性和寿命的系统。系统主要由LS-110型亮度计、GPD-3303型电源、自制的温度测量模块及测量软件四部分组成。基于实验室虚拟仪器工程平台,利用亮度计对器件的亮度进行测量,利用单片机和温度传感器对器件的温度进行测量,通过上位机程序控制电源步进输出、读取实际输出电流值和电压值,并将采集到的数据发送到上位机,实时绘制出了亮度-电压、电流-电压、温度-电压、亮度-温度、电流-温度、亮度-电流特性曲线。系统目前可以同时对器件的亮度、温度和伏安特性进行自动测量和直观显示,并且具备自动保存数据和图像的功能,实现了发光及显示器件光电特性测量的智能化,具有综合性强、精确度及自动化程度高、操作简易等特点。     

双空穴注入的绿色磷光有机电致发光器件

制作了一种新型绿色磷光有机电致发光二极管。器件结构为ITO/HAT-CN(x nm)/MoO3(30 nm)/NPB(40 nm)/TCTA(10 nm)/CPB∶GIr1(30 nm,14%)/BCP(10 nm)/Alq3(25 nm)/LiF(1 nm)/Al(100 nm),其中X=0,8,10,12,14,15 nm。电流密度-电压-亮度特性表明该结构有利于降低驱动电压和增加器件亮度。当HAT-CN厚度为12 nm时,器件的最高亮度可以达到32 480 cd/m2,起亮电压为3.5 V左右,发光效率为24.2cd/A。所设计的空穴型器件证明该器件结构具有很好的空穴注入和传输特性。     

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

大气压介质阻挡放电(DBD)可以在常压下产生非平衡等离子体,已经成为热点研究领域.通过脉冲或交变电源激发放电,研究电源输出特性、电源与放电发生器负载间的匹配和外界条件对放电的影响对于理解放电现象和提高放电效率具有重要意义.本文采用Lissajous图形法,分别研究了驱动电压、气流速率等因素影响同轴DBD发生器介质层等效电容及负载幅频特性的规律.结果表明,气流速率和驱动电压等外界条件影响DBD发生器的负载特性:介质层等效电容随气流速率增大而减小,随驱动电压增大而增大;幅频特性曲线均表现出RLC回路谐振现象,谐振频率随气流速率增大而增大,随驱动电压增大而减小.通过对比发现,介质层等效电容随频率的变化曲线与幅频特性曲线具有一致的特征,介质层等效电容是影响电路谐振频率动态变化的主要因素.提出了一种有关介质层等效电容的形成机制.     

ZnS:Mn、Cu粉末直流电致发光器件直流和交流电致发光一致性的研究

本文研究了粉末直流电致发光(DCEL)器件在直流(DC)和交流(AC)电压下光电特性的关联和区别及其物理机制. 实验发现,在DC和AC条件下DCEL器件的阻抗特性之间没有任何有规律的关联,而AC条件下的激发电流I_A和亮度B_A以及DC条件下的亮度B_D和发光效率η_D四个参量之间则表现出某种程度的一致性,但AC条件下的发光效率η_A与上述四个参量之间却表现出某种相反和相对立的关系. DCEL器件的光电特性具有强烈非线性和对电压方向的非对称性.正半周(或DC条件下)DCEL器件是在高电场和低电流激发下的发光.对发光起主要作用的是电场强度.在负半周时则是低电场和大电流激发下的发光.对发光起主要作用的是激发电流而不是电场强度.在AC条件下依材料、工艺、形成条件和工作电压的不同,DCEL器件可能更多地显示出正半周,负半周或两半周综合的光电特性.上述观点可以解释本文的实验结果.     

基于量子点和MEH-PPV的白光发光二极管的研究

利用无机纳米材料与有机聚合物材料相结合的方法制备白光发光二极管器件, 研究了蓝光量子点QDs(B)掺杂聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基-1, 4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV) 复合体系的发光特性及量子点QDs(B) 掺杂浓度(质量分数)不同对器件发光特性的影响. 制备了ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:QDs(B)/LiF/Al 结构的电致发光器件, 测试了器件的电致发光光谱和电学、光学特性. 当QDs掺杂浓度为40%, 驱动电压为8 V时器件能得到较为理想的白光发射. 同时, 对比研究了非掺杂体系的发光特性, 制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/QDs(B)/LiF/Al的器件, 掺杂体系相较于非掺杂体系, 器件的最大亮度增大, 启亮电压降低, 并分析了掺杂体系器件性能改善的原因.     

ZnS:Mn、Cu粉末直流电致发光器件直流和交流电致发光一致性的研究

本文研究了粉末直流电致发光(DCEL)器件在直流(DC)和交流(AC)电压下光电特性的关联和区别及其物理机制.实验发现,在DC和AC条件下DCEL器件的阻抗特性之间没有任何有规律的关联,而AC条件下的激发电流IA和亮度BA以及DC条件下的亮度BD和发光效率ηD四个参量之间则表现出某种程度的一致性,但AC条件下的发光效率ηA与上述四个参量之间却表现出某种相反和相对立的关系.DCEL器件的光电特性具有强烈非线性和对电压方向的非对称性.正半周(或DC条件下)DCEL器件是在高电场和低电流激发下的发光.对发光起主要作用的是电场强度.在负半周时则是低电场和大电流激发下的发光.对发光起主要作用的是激发电流而不是电场强度.在AC条件下依材料、工艺、形成条件和工作电压的不同,DCEL器件可能更多地显示出正半周,负半周或两半周综合的光电特性.上述观点可以解释本文的实验结果.     

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性．由此可以同时测量结电容和串联电阻,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下,GaN二极管的结电容具有负值,并且测试频率越低,正向偏压越大,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子-空穴复合发光有关。