发光二极管负电容与复合发光关系

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。通过对复合发光机理和发光二极管p-n结进行分析,得到了发光二极管在特定的正向电压范围内,由于发光概率复合急剧变化出现了＜0的现象;当＜0时,分析发光二极管结电容在正向偏压下对交流小信号的响应得到发光二极管表观电容的电流相位落后交流小信号电压相位,发光二极管表观电容表现为一个负电容。首次得到了发光二极管负电容与复合发光的关系表达式。     

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。     

GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

基于电容和电导特性分析GaN蓝光发光二极管老化机理

采用正向交流小信号方法测试和分析老化前后GaN发光二极管（LED）的电容-电压特性,结合串联电阻、理想因子、隧穿电流参数讨论负电容以及电导变化情况.基于L-V曲线定性分析老化前后负电容的阈值电压,老化之后样管的受主浓度降低,辐射复合概率下降,大量缺陷以及非辐射复合中心出现,对载流子俘获作用增强,造成负电容降低.反向偏压以及小正向偏压下,隧穿效应导致老化之后样管的电导增大;正向偏压大于2.2 V区域,考虑串联电阻效应,老化后样管电导减小.在分析LED电容-电压、光输出、电学特性曲线与老化机理基础上,通过实验论证以及理论解释表明,负电容以及电导特性可作为分析LED老化特性的参考依据. 关键词： GaN发光二极管 负电容 电导 老化机理     

PN结型器件在交流小信号下的电容特性

GaN基发光二极管(LED)是典型的PN结型器件,本文以GaN-LED为例,系统阐述了PN结在交流小信号下的电容特性;首次区分、定义了‘电压区间',并阐明了不同‘电压区间'对电容起贡献的机制.指出:小电压下,PN结电容主要由耗尽层电容贡献,随电压几乎不发生变化;过渡区,PN结电容主要由扩散电容贡献,随电压近e指数增加.这些特性与经典Shockley理论一致.大电压下,PN结电容变为负值.精确分析负电容特性后,总结出了负电容随电压和频率的精确变化关系式.负电容的实验结果难以被经典Shockley的扩散电容理论解释,但为Hess教授的《Advanced Theory of Semiconductor Devices》提供了有力的实验基础,将为半导体器件物理的发展起到推动作用.     

PN结对交流信号相位的影响(续)

当1个交流小信号被1个PN结和1个大电容分压,且该电容的电容值远大于PN结电容时,大电容两端的电压与PN结电容成正比,该信号的相位与PN结的电阻以及信号的频率有关.把PN结当作1个电容和1个电阻并联,可定性解释该信号的相位与PN结正向电阻、与加在PN结两端的直流反向偏压、在零直流偏压下与交流信号频率的关系.     

PN结对交流信号相位的影响

交流小信号被PN结和电容分压，且电容值远远大于PN结电容值时，大电容两端的电压是很小的交变电压，该信号的相位与PN结的内阻(正向)有关．把PN结当做一个电容和一个电阻并联，可定性解释这种关系．     

外延PbZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3薄膜负电容的应变调控

为了让摩尔定律能够延续下去,降低功耗是很多研究者关注的问题,铁电负电容效应的发现为其提供了一种解决方案.应变工程作为调控铁电薄膜物理性能的有效手段已经被广泛研究.但是应变对铁电负电容调控的相关机理并不清楚.本文通过Landau-Khalatnikov方程模拟了应变场和温度场对PbZr_(0.2)Ti_(0.8)O_3铁电薄膜负电容的影响.研究表明,瞬态负电容的产生伴随着极化的翻转,在一定温度下压应变有助于铁电负电容的稳定,而在张应变下铁电极化翻转较快,负电容效应持续时间较短.但是,增加的压应变会导致对应的矫顽电压增大,需要更大的外电压才能使极化翻转,从而产生负电容.此外,在恒定的应变下,温度越低,负电容效应越显著.本工作对未来负电容微纳器件的设计具有一定的指导意义.     

发光二极管放电实验现象分析

利用直流电源对发光二极管(LED)的结电容充电,切断直流电源后对LED的电压-时间特性进行测量。当充电电压低于LED复合发光的门槛电压,LED的电压-时间特性与普通二极管的相似。当充电电压高于LED复合发光的门槛电压,首次观察到:开始放电的瞬间会出现一个快速下降过程,快速下降到门槛电压以下;LED上的电压越高,快速下降到的电压越低。对该现象进行分析,得到一些新的结论。当LED的正偏电压高于复合发光的门槛电压后,出现了注入到扩散区的非平衡载流子随正偏电压的提高而减小的现象,即dQ/du<0。     

发光与发光器件

TN312.8 2004064021 GaN蓝光发光二极管的负电容现象研究=Study of negative capacitance effect of GaN blue LEDs[刊,中]/曾志斌(天津大学应用物理学系.天津(300072)),朱传云…∥光电子·激光.—2004,15(4).—402-405     

晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结电容散射机制

制备了晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结圆形平面结构肖特基二极管,通过测试和拟合器件的电容-频率曲线,研究了电容的频率散射机制.结果表明:在频率高于200 kHz后,积累区电容随频率出现增加现象,而传统的电容模型无法解释该现象.通过考虑漏电流、界面态和串联电阻等影响对传统模型进行修正,修正后的电容频率散射模型与实验结果很好地符合,表明晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结电容随频率散射是漏电流、界面态和串联电阻共同作用的结果.     

An electrical characterization of a hetero-junction nanowire (NW) PN diode (n-GaN NW/p-Si) formed by dielectrophoresis alignment

This is a report on the electrical characterization of gallium nitride (GaN) nanowire (NW) p–n junction diodes. These diodes were formed by assembling n-GaN NWs on p-Si (1 0 0) substrates using alternating current (AC) dielectrophoresis (DEP). The AC DEP was optimized with a bias voltage of 15 V_p−p at a frequency of 1 kHz. The hetero-junction single GaN nanowire p-n diode (n-GaN NW/p-Si) showed well-defined current rectifying behavior with a forward voltage drop of 1.2–2.0 V at a current density of 10–60 A/cm². The GaN nanowire p–n diodes had a high parasite resistance in the range of >470 kΩ. We observed that these high resistances were mostly the result of the metal contacts to the n-GaN NWs. We also found that these parasite resistances were reduced by the formation of an additional capping layer on the top of the n-GaN NW as well as high temperature annealing.     

GaN基蓝光发光二极管正向电压温度特性研究

对GaN基蓝光发光二极管（LED）正向电压温度特性进行了研究,发现在温度较高时,正向电压随温度的变化系数逐渐减小,直至出现拐点,正向电压随温度的变化系数由负数变为正数.此时若继续升高温度,则正向电压随温度升高迅速增加,并常常伴随有器件失效的现象发生.在小电流情况下,这种现象不很明显,随着电流的增加,现象表现得越来越明显,拐点出现的温度也越来越低,而且温度超过拐点之后,正向电压值增加得更快.通过与相同封装的另一组器件测试结果对比,排除了封装材料玻璃转换温度的影响.分析认为,这一现象的出现是由器件等效串联电阻 关键词： 发光二极管 氮化镓 正向电压 温度系数     

大功率GaN基发光二极管等效串联电阻的功率耗散及其对发光效率的影响

由于自加热效应的存在,大功率GaN基发光二极管(LED)的芯片温度有可能高出环境温度很多,实验中,芯片温度超出环境高达147 K.从实验测量的大功率LED电流电压特性曲线中,将p-n结和等效串联电阻上的电压降落分离出来,得到了大功率LED等效串联电阻随芯片温度的变化情况.在输入电功率自加热效应的影响下,大功率GaN基LED等效串联电阻呈现出剧烈的变化,其阻值由低输入功率时的1.2 Ω降低到0.9 Ω,然后再升高到1.9 Ω,等效串联电阻的功率耗散在输入功率中所占的比例也随着输入功率的增加迅速增加,最高时接 关键词： 自加热 等效串联电阻 发光二极管 流明效率     

n,p柱宽度对超结SiGe功率二极管电学特性的影响

结合SiGe材料的优异性能与超结结构在功率器件方面的优势,提出了一种超结SiGe功率二极管.该器件有两个重要特点:一是由轻掺杂的p型柱和n型柱相互交替形成超结结构,取代传统功率二极管的n^-基区;二是阳极p⁺区采用很薄的应变SiGe材料.该二极管可以克服常规Si p⁺n^-n⁺功率二极管存在的一些缺陷,如阻断电压增大的同时,正向导通压降随之增大,反向恢复时间也变长.利用二维器件模拟软件MEDICI仿真 关键词： 超结 锗硅二极管 n p柱宽度 电学特性