固体灯的设计

直流场致发光的条件 在适当条件下,当电子从高能态落到低能态时,就产生光发射。为了增多高能态的电子,需要额外的载流子。在半导体中,这些额外的载流子首先是导带中或价带中的少数载流子。产生这些少数载流子     

InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究

通过测量光电流,直接观察了InGaN/GaN量子阱中载流子的泄漏程度随温度升高的变化关系。当LED温度从300K升高到360K时,在相同的光照强度下,LED的光电流增大,说明在温度上升之后,载流子从量子阱中逃逸的数目更多,即载流子泄漏比例增大。同时,光电流的增大在激发密度较低的时候更为明显,而且光电流随温度的增加幅度与激发光子的能量有关。用量子阱-量子点复合模型能很好地解释所观察到的实验现象。实验结果直接证明,随着温度的升高,InGaN/GaN量子阱中的载流子泄漏将显著增加,而且在低激发密度下这一效应更为明显。温度升高导致的载流子泄漏增多是InGaN多量子阱LED发光效率随温度升高而降低的重要原因。     

多孔硅发光机理的新探索

自从９０年代初次发现多孔硅发射可见光的现象以来，人们在其发光机理和可能的技术应用上作了许多工作，而发光机理则是开发实用器件的重要前提，该文在对当前研究动态作介绍之后，分析了一个涉及载流子在约束态和表面态之间转移的综合的多孔硅发光模型，并在研究固态接触的多孔硅发光二极管结构的瞬态特性之后，提出了载流子注入，约束和复合机理的定性假设。     

迁移率对单层有机发光器件中电场与载流子分布的影响

有机发光器件的宏观特性与有机层中的电场和载流子浓度分布密切相关。建立的有机电致发光器件模型是由两个金属电极中间夹一层有机发光薄膜材料组成的单层器件,金属与有机发光层之间为欧姆接触。模型以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合密度分布。分析结果表明:当两种载流子的迁移率相同时,电场强度、载流子浓度、复合密度的分布呈对称形式。而当电子和空穴的迁移率μn和μp相差比较大时,高迁移率的载流子不仅仅分布在注入端附近而且还有一小部分能够传输到另一端,而低迁移率的载流子只分布在其注入端附近;当μn、μp的大小相差不大时,载流子传输情况就介于两者之间。当μn/μp的比值变化时,电场强度的极大值向载流子迁移率小的注入端偏移。     

OLEDs瞬态延迟时间的模拟及在信号通讯的应用

基于有机发光二极管的电致发光原理,建立了载流子注入延迟时间和发光延迟时间模型,探索了延迟时间的影响因素,发现发光延迟时间与器件有效面积、器件厚度、外加电压等密切相关。通过制备不同面积的OLED器件,发现器件面积越小,发光延迟时间越短。以高速信号激励不同面积的OLEDs器件,面积为0.01 mm2的器件能够实现1 000 Mbit/s的信号传输速率,且能量利用率达到47.7%。     

典型有机发光二极管中载流子传输和复合模型

提高载流子复合效率是改善有机发光二极管(OLEDs)发光效率的重要方法。采用真空热蒸发成膜法制作了典型双层结构的OLEDs(ITO/TPD/Alq₃/Al)。二极管的性能测试结果表明器件的电流-电压关系与Fow ler-Nordheim场发射载流子注入理论符合得较好。以Fow ler-Nordheim场发射载流子的隧穿注入理论为基础,对OLEDs的电流进行理论分析和数学推导,建立典型双层结构有机发光二极管中载流子传输、复合的理论模型。以此模型为依据,对载流子注入复合进行理论分析,探究载流子注入复合的效率的表达式。在外加电压和器件材料一定下,得出了载流子复合效率与阳极区一侧积累的空穴面密度和阴极区一侧积累的电子面密度的关系表达式。     

迁移率对单层有机发光器件中复合率分布的影响

以载流子运动的扩散-漂移理论为基础,利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入,并且当空穴和电子的复合为Langevin型时,复合率的分布曲线相当理想,参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况,由此器件的发光性能也得到更大的优化.     

混合量子点QLED结构性能研究

为研究基于混合量子点的QLED结构与性能,利用红光量子点以及绿光量子点两种材料制备了橙光QLED器件,并对其性能进行了表征。实验制备的器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/混合QDs/Zn O/Al,其中发光层采用了3种混合量子点的混合结构方案。方案一先旋涂红光量子点层,后旋涂绿光量子点层;方案二先旋涂绿光量子点层,后旋涂红光量子点层;方案三将红光、绿光量子点1∶1混合后制备为发光层。实验结果表明:方案一制备的器件电流密度最大,发光亮度最低,且只有红光谱;方案二制备的器件具有最小的电流密度,同时具有红、绿光谱,在8 V电压下,电流效率约为4.69 cd/A;方案三制备的器件同时具有红、绿光谱,电流密度与发光特性介于方案一与方案二之间。实测数据与理论分析是一致的,方案二制备的器件存在双能量陷阱,能够将注入的空穴以及电子同时限制在红光量子点层内。通过调节各功能层厚度使得载流子注入平衡,可进一步增大发光电流,提高器件效率。     

量子点发光二极管功能层厚度确定方法

为改善量子点发光二极管器件载流子注入平衡,提出一种量子点发光二极管各功能层厚度的确定方法.首先选定量子点发光层厚度,基于隧穿模型进行仿真分析确定电子传输层厚度;然后采用空间电荷限制电流模型进行仿真分析确定空穴传输层厚度.采用CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层、Alq_3作为电子传输层,按照该方法仿真分析得到各功能层厚度进行旋涂-蒸镀法实物器件制备.对比实验结果表明:当poly-TPD、QDs及Alq_3厚度分别为45nm、25nm及35nm时,获得了较高的发光效率及色纯度,器件性能最好.该方法确定的各功能层厚度有助于减少载流子在发光界面积累,获得载流子的注入平衡,从而改善QLEDs发光性能.     

聚合物/磷光复合体电致发光进展

聚合物／磷光复合体电致发光是近几年来受到广泛关注的新兴领域。从主客体材料的特点、发光机理、器件结构几个方面综合阐述了该领域的研究概况。磷光材料在发光过程中可以利用单线态和三线态激子，理论上内量子效率达到100％，这类材料的使用成为提高器件效率的主要途径之一。聚合物母体的选择应满足能量匹配原理，并且应具有良好的载流子迁移性质。所有的磷光材料都能作为客体使用，这方面聚合物母体优于小分子母体。另外，枝化及高分子化的磷光材料既能抑制自猝灭，又能保证有效的能量转移，是一类大有前途的新型发光材料。由于器件的电致发光包括Foester能量转移和载流子直接在客体上复合两种机理，而磷光材料激发态的特点是长寿命，因此设计器件结构时应考虑激子的相互作用与猝灭问题。     

载流子复合及能量无序对聚合物太阳电池开路电压的影响

聚合物太阳电池中载流子的复合与能量无序对器件的开路电压有着深刻的影响.本文同时研究了基于传统富勒烯(PC71BM)和非富勒烯(O-IDTBR)电子受体的聚合物太阳电池.通过交流阻抗谱、低温电流密度-电压谱、瞬态光电压以及电致发光光谱等手段重点研究了载流子复合及能量无序对电池器件开路电压的影响.具体地,交流阻抗谱和瞬态光电压测试结果表明,富勒烯体系载流子复合损失较为严重.电致发光光谱研究显示,PC71BM器件的发光峰随着注入电流的增加不断向短波长处移动,而O-IDTBR体系发光峰位置基本不变,该结果证明PC71BM体系中能量无序度更高.载流子复合严重及能量无序度更高共同作用导致了富勒烯器件开路电压的降低.     

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.     

量子阱数量变化对双波长LED作用的研究

采用软件理论分析的方法分析了InGaN/GaN量子阱数量变化对双波长发光二极管发光光谱、内量子效率、电子空穴浓度分布、溢出电流等产生的影响.分析结果表明,量子阱数量的增加会引起载流子分配不均的现象,所以量子阱数量的增加并不能有效地提升载流子复合率、内量子效率和发光强度,还会引起开启电压升高的现象,影响能量转化效率.此外,不同发光波长的量子阱数量的增加会引起发光光谱强度的变化. 关键词： 量子阱 数量 数值模拟 双波长发光二极管     

影响碳化硅光导开关最小导通电阻的因素

采用2种电阻率的钒掺杂半绝缘6H-SiC晶体制作了横向结构的碳化硅光导开关,分别加载不同的偏压、并使用不同能量的激光触发开展光电导实验。对比实验结果表明:高暗态电阻率的碳化硅光导开关耐压特性远远优于低暗态电阻率的碳化硅光导开关,耐压从4 kV提高到了32 kV;但高暗态电阻率的开关导通电阻也较大,导通电阻为k量级,比低暗态电阻率的碳化硅光导开关的近百增加了1个量级。通过激光脉冲波形与光电流脉冲波形的比较,估算出2种光导开关的载流子寿命和载流子迁移率。将这2个参数与砷化镓光导开关进行比较,推导出低的载流子迁移率是碳化硅开关导通电阻较大的主要原因。在实验和分析的基础上改进设计,研制出了工作电压超过10 kV、工作电流超过90 A的碳化硅光导开关。     

InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管发光机理转变的低频电流噪声表征

本文对InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管开启后的电流噪声进行了测试, 结合低频电流噪声的特点和载流子之间的复合机理, 研究了低频电流噪声功率谱密度与发光二极管发光转变机理之间的关系. 结论表明, 当电流从0.1 mA到10 mA逐渐增大的过程中, InGaN/GaN发光二极管的电流噪声行为从产生-复合噪声逐渐接近于低频1/f噪声, 载流子的复合机理从非辐射复合过渡为电子与空穴之间载流子数的辐射复合, 并具有标准1/f噪声的趋势, 此时多量子阱中的电子和空穴之间的复合趋向于稳定. 本文的结论提供了一种表征InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光机理转变的有效方法, 为进一步研究发光二极管中载流子的复合机理、优化和设计发光二极管、提高其发光量子效率提供理论依据.     

单个铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光特性研究（英文）

本文利用扫描隧道显微镜诱导发光技术,系统地研究了铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光行为及其相关的电子激发机制.铂酞菁分子在正负偏压激发下均可以发光,但发光特征有所不同.在负偏压激发下,观察到了源于中性PtPc分子LUMO→HOMO跃迁的峰位在637 nm处的荧光峰.荧光强度在三个不同的激发区域呈阶梯状增加.当激发偏压处于区域(Ⅰ)时,可以产生较强的荧光,其主导激发机制是载流子注入激发机制;当激发偏压处于区域(Ⅱ)时,可以产生中等发光强度的荧光,其主导激发机制是非弹性电子散射激发机制;当激发偏压处于区域(Ⅲ)时,激发电子能量小于荧光光子能量,存在上转换现象,荧光峰非常弱,其激发过程需要自旋三重态作为中继态,并由载流子注入和非弹性电子散射两种机制共同作用产生.在正偏压激发下,分子的电致发光光谱特征变得更加复杂,具有多个发光峰.911 nm处的尖锐发光峰起源于PtPc~-阴离子的LUMO+1→LUMO跃迁,其激发主要是由载流子注入激发机制主导.     

低场低能区金刚石内载流子飞行时间的蒙特卡洛模拟

金刚石是一种重要的宽禁带半导体材料,对金刚石内载流子输运过程的研究将有助于了解金刚石用作各种电子器件的潜能。利用Monte Carlo模拟方法,研究了在低场低能区金刚石内载流子的飞行时间。在模拟中考虑了抛物线型能带模型和声学声子散射机制,以及样品对光的吸收和载流子在Brillouin区边界的Bragg反射。通过模拟,得到了低场低能区金刚石材料内载流子的飞行时间分布,并与相关的实验结果进行了比较分析,验证了该模拟模型的正确性。研究结果表明,在低场低能区,金刚石材料内主要的散射机制是声学声子散射。在研究金刚石材料内载流子的迁移输运问题时,可以采用较为简单的抛物线型能带模型,但在研究薄样品中的载流子输运时应当考虑材料的光吸收对初始载流子分布的影响,而且在场强较高以及样品厚度较大时,应当考虑载流子在Brillouin区边界的Bragg反射。     

高分子发光二极管载流子注入过程研究

采用交流阻抗谱，电容-电压，电容-频率等实验方法，研究了共轭高分子MEH-PPV(poly［2-methoxy，5-(2-ethylhexoxy)-1，4-phenylene vinylene］)发光二极管的载流子注入过程.对于结构为ITO/PEDOT/MEH-PPV/Ba/Al的发光器件，实验结果表明，电极界面是欧姆接触的，载流子的注入是非平衡的，器件薄膜中存在陷阱容易俘获注入电荷，形成空间电荷区，陷阱密度约为3.75×10¹⁶cm^-3. 关键词： 高分子发光二极管 交流阻抗谱 cole-cole图 载流子注入     

单个铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光特性研究

本文利用扫描隧道显微镜诱导发光技术,系统地研究了铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光行为及其相关的电子激发机制. 铂酞菁分子在正负偏压激发下均可以发光,但发光特征有所不同. 在负偏压激发下,观察到了源于中性PtPc分子LUMO→HOMO跃迁的峰位在637 nm处的荧光峰. 荧光强度在三个不同的激发区域呈阶梯状增加. 当激发偏压处于区域(I)时,可以产生较强的荧光,其主导激发机制是载流子注入激发机制;当激发偏压处于区域(II)时,可以产生中等发光强度的荧光,其主导激发机制是非弹性电子散射激发机制;当激发偏压处于区域(III)时,激发电子能量小于荧光光子能量,存在上转换现象,荧光峰非常弱,其激发过程需要自旋三重态作为中继态,并由载流子注入和非弹性电子散射两种机制共同作用产生. 在正偏压激发下,分子的电致发光光谱特征变得更加复杂,具有多个发光峰. 911 nm处的尖锐发光峰起源于PtPc^-阴离子的LUMO+1→LUMO跃迁,其激发主要是由载流子注入激发机制主导.     

电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究

通过地面模拟辐照试验获得不同能量电子辐照下GaAs/Ge太阳电池电学参数退化的基本规律, 在此基础上使用PC1 D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理, 建立不同能量的电子辐照下GaAs/Ge太阳电池中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照粒子注量变化的基本规律. 研究结果表明: 多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小, 多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数均随电子能量的增高而增大, 多数载流子去除效应和少数载流子扩散长度缩短分别是电池开路电压和短路电流退化的主要原因.