MOCVD生长InxGa1-xN合金微观结构和光学特性

利用发光光谱、X射线衍射(XRD)、原子力显微(AFM)等实验方法对MOCVD生长的InxGa1-xN合金进行了研究。原子力显微图样表明样品表面出现纳米尺度为微岛状结构。样品PL和PLE谱表明,其主要吸收峰位于波长为365,474nm,发光峰的位置位于波长为545,493nm处,其中545nm发光峰半高宽较493nm发光峰宽,这两个峰分别起源于In(Ga)N浸润层和InGaN层发光,浸润层局域化激子和岛状微观结构弛豫特性是产生发光峰Stokes移动的重要原因。     

InN分凝的InGaN薄膜的光致发光与吸收谱

我们用低压MOCVD在蓝宝石衬底生长了InGaN/GaN外延层.用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL),光吸收谱等测量手段,研究了InGaN的辐射发光机制.In组分利用Vegard定理和XRD测量得到.我们发现随着In组分的增加,在光吸收谱上发现吸收边的红移和较宽的Urbach带尾;PL谱中低能端的发射渐渐成为主导,并且在PL激发谱中InGaN峰也变宽.我们认为压电效应改变了InGaN的能带结构,从而影响了光学吸收特性.而在InN量子点中的辐射复合则是InGaN层发光的起源.     

GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化

我们利用光荧光(PL)以及时间分辨光谱(TRPL)研究了用MBE生长在GaAs衬底上的GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化。研究发现,在低温下用连续光(CW)激发,由于GaNAs中势振荡所产生的局域激子发光是所测量到光谱的主要发光来源。然而在脉冲激发下,情况完全不同。在高载流子密度激发或者高温下GaNAs/GaAs量子阱中例外,一个高能端的PL峰成为了主要的发光来源。通过研究,我们将这个新的发光峰指认为量子阱中非局域激子复合的PL峰。这个发光峰在温度和激发强度的变化过程中与局域激子相互竞争。我们相信这一过程也是许多文献所报道的在InGaN和AlGaN等氮化物中经常观测到的发光峰位随温度“S”形变化的主要根源。     

GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化

我们利用光荧光(PL)以及时间分辨光谱(TRPL)研究了用MBE生长在GaAs衬底上的GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化.研究发现,在低温下用连续光(Cw)激发,由于GaNAs中势振荡所产生的局域激子发光是所测量到光谱的主要发光来源.然而在脉冲激发下,情况完全不同.在高载流子密度激发或者高温下GaNAs/GaAs量子阱中例外,一个高能端的PL峰成为了主要的发光来源.通过研究,我们将这个新的发光峰指认为量子阱中非局域激子复合的PL峰.这个发光峰在温度和激发强度的变化过程中与局域激子相互竞争.我们相信这一过程也是许多文献所报道的在InGaN和AlGaN等氮化物中经常观测到的发光峰位随温度"S"形变化的主要根源.     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

利用MOCVD在Al_2O_3(0001)衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的100～330 K低温PL谱测量装置,以及350～610 K高温PL测量装置,测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100～610 K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100～330 K温度范围内,外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性,分别呈现S与W形变化;载流子的完全热化分布温度约为150 K,局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170～190 K;350～610 K高温范围内,InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式,可在MOCVD外延生长掺In过程中,通过特意降温在线测PL谱,实时推算掺In量,在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。     

In组分对InGaN/GaN蓝光LED的发光性质的影响

利用扫描透射电子显微术(STEM)和变温光致发光光谱(PL)研究了In组分对InGaN/GaN蓝光LED的发光的影响.STEM发现两个样品量子阱结构相同,低温PL显示低In组分的样品的发光峰位随着温度的升高呈现出经典S(Red-Blue-Red)曲线.目前普遍认为蓝移是In组分分布不均匀造成的局域激子发光的主要原因,然...     

GaN基量子阱的激子跃迁和光学性质

采用光致发光谱、光致发光激发谱以及拉曼光谱对GaN基量子阱材料进行了实验观察和分析 .实验结果表明样品中量子点结构不均匀及InGaN层中In成分分布不均匀 ,且其光致发光谱的波峰是由自由激子辐射复合发光引起的 .同时由室温下InGaN/GaN量子阱的拉曼谱可得知InGaN/GaN多量子阱的结构特征     

溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

不同In含量InGaN/GaN量子阱材料的变温PL谱

通过对不同In含量的InGaN/GaN量子阱材料的变温光致发光(PL)谱进行实验分析,得出样品激活能和PL谱峰值能量随温度变化的S形曲线中拐点温度与In含量的关系。说明对于我们的样品,这种S形曲线并不是来源于量子限制Stark效应(QCSE),而是与量子阱中In团簇有关。对比结果表明,含In量越多的材料其局域的能量越大,由热扰动脱离局域所需要的温度越高。     

拉曼光谱法计算多孔硅样品的温度

利用457.5nm固体激光器作为激发光源，得到了在不同功率激发下的多孔硅样品的拉曼光谱以及一些谱峰参数随功率的变化关系. 在从前的理论研究中，认为是由于激光功率的增大导致样品局域温度升高，从而使样品局域粒径变小，并由此引起了一系列谱峰参数的变化. 分别由520cm^-1和300cm^-1附近得到的随功率变化的拉曼谱图，详细讨论并计算了激光功率对多孔硅样品局域温度的定量影响，为拉曼光谱用于样品温度的定量测量奠定了实验基础. 关键词： 拉曼光谱 多孔硅 激光功率 样品温度     

Enhancement of light-emission efficiency of ultraviolet InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diode with InGaN underlying layer

Two ultraviolet InGaN/GaN light emitting diodes (LEDs) with and without InGaN underlying layer beneath the multiple quantum wells (MQWs) were grown by metal-organic vapor phase epitaxy. Based on the photoluminescence excitation measurements, it was found that the Stokes shift of the sample with a 10-nm-thick In_0.1Ga_0.9N underlying layer was about 64 meV, which was smaller than that of the reference sample without InGaN underlying layer, indicating a reduced quantum-confined Stark effect (QCSE) due to the decrease of the piezoelectric polarization field in the MQWs. In addition, by fitting the photon energy dependence of carrier lifetime values, the radiative recombination lifetime of the sample with and without InGaN underlying layer were obtained about 1.22 and 1.58 ns at 10?K, respectively. The shorter carrier lifetime also confirmed that the QCSE in the MQWs was weakened after inserting the InGaN underlying layer. In addition, although the depth of carrier localization in the sample with InGaN underlying layer became smaller, the nonradiative recombination centers (NRCs) inside it decreased, and thus suppressed the nonradiative recombination process significantly according to the electroluminescence measurement results. Compared to the reference sample, the efficiency droop behavior was delayed in the sample with InGaN underlying layer and the droop effect was also effectively alleviated. Therefore, the enhanced light-emission efficiency of ultraviolet InGaN/GaN MQW LEDs could be attributed to the decrease of QCSE and NRCs.     

MOCVD生长InGaN/GaN MQW紫光LED

利用LP－MOCVD系统生长了InGaN/GaN MQW紫光LED外延片，双晶X射线衍射测试获得了2级卫星峰，室温光致发光谱的峰值波长为399.5nm，FWHM为15.5nm，波长均匀性良好。制成的LED管芯，正向电流20mA时，工作电压在4V以下。     

Optical studies on the red luminescence of InGaN epilayers

Photoluminescence, photoluminescence excitation and time-resolved photoluminescence studies were performed in a partially relaxed InGaN epilayer, and exhibiting a 3D growth mode at the surface. Two emission bands, a red (centred at 1.88 eV) and a blue (centred at 2.58 eV) were observed. In order to investigate their origin and their relation with the strain relaxation along the growth direction, the sample was etched. After etching, only an asymmetrical broad emission band centred at 2.15 eV was observed.The decrease of decay time and the increase of the band edge absorption energy with increasing monitored photon energy, along the red emission, are assigned to the effect of localization of excitons at potential minima, originated in compositional and strain inhomogeneities of the sample. Therefore, the blue shift observed on this band with an increase in temperature, is caused by the population of higher energy states. The large difference between the luminescence intensities, decay times and the thermal quenching of the red and blue (centred at 2.58 eV) band is also accounted for by the localization model. It is demonstrated that the luminescence observed after etching is a superposition of two bands, one originated from the InGaN film, and the other from the GaN underlayer. The large difference between absorption and emission energies, compared with those measured in the as-grown sample, within the same spectral region, indicates that this emission has a different origin. It is suggested that deep levels might be responsible for the luminescence observed after etching.     

LED结温与光谱特性关系的测量

采用恒定驱动电流改变环境温度和恒定环境温度改变驱动电流两种方法分别对直径5 mm封装的AlGaInP型红光和黄光LED,InGaN型绿光和蓝光LED,以及InGaN蓝光+荧光粉的白光LED的结温与其光谱特性进行了测量,得到了不同条件下LED结温与光谱特性的关系.结果表明;AlGaInP LED的峰值波长与结温有良好线性关系,InGaN LED的峰值波长则与结温没有明显对应关系;但白光LED发射光谱的白、蓝功率比与结温有良好线性关系;对AlGaInP LED及蓝光激发的白光LED,通过光谱特性测量可快速、准确地确定光源系统中各LED的结温继而预测光源系统的有效寿命.     

Modeling and simulation of efficiency droop in GaN-based blue light-emitting diodes incorporating the effect of reduced active volume of InGaN quantum wells

The efficiency droop of InGaN-based blue light-emitting diodes (LEDs) is analyzed using numerical simulations with a modified ABC carrier recombination model. The ABC model is modified to include the effect of reduced effective active volume of InGaN quantum wells (QWs) and incorporated into the numerical simulation program. It is found that the droop of internal quantum efficiency (IQE) can be well explained by the effect of reduced light-emitting active volume without assuming a large Auger recombination coefficient. A simulated IQE curve with the modified ABC model is found to fit quite well with a measured efficiency curve of an InGaN LED sample when the effective active volume takes only 2.5% of the physical volume of QWs. The proposed numerical simulation model incorporating the reduced effective active volume can be advantageous for use in the modeling and simulation of InGaN LEDs for higher efficiency.     

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.     

InGaN蓝光与CdTe纳米晶基白光LED

报道了倒装焊InGaN蓝光LED与黄光CdTe纳米晶的复合结构。利用蓝光作为CdTe纳米晶的激发源,通过光的下转换机制,将部分蓝光转化为黄光,复合发射出白光。室温下正向驱动电流为10mA时,发光色品坐标为x=0.29,y=0.30。实验表明,该复合结构白光LED的一大优点在于,复合光的色品坐标几乎不随正向驱动电流大小变化,颜色稳定。     

具有三角形InGaN/GaN多量子阱的高内量子效率的蓝光LED(英文)

对InGaN量子阱LED的内量子效率进行了优化研究。分别对发光光谱、量子阱中的载流子浓度、能带分布、静电场和内量子效应进行了理论分析。对具有不同量子阱数量的InGaN/GaN LED进行了理论数值比对研究。研究结果表明,对于传统结构的LED而言,2个量子阱的结构相对于5个和7个量子阱具有更好的光学性能。同时还研究了具有三角形量子阱结构的LED,研究结果显示,三角形多量子阱结构具有较高的电致发光强度、更高的内量子效率和更好的发光效率,所有的优点都归因于较高的电子-空穴波函数重叠率和低的Stark效应所产生的较高的载流子输入效率和复合发光效率。     

In组分渐变提高InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光性能

利用金属有机物化学气相沉积系统在蓝宝石衬底上通过有源层的变温生长,得到In组分渐变的量子阱结构,从而获得具有三角形能带结构的InGaN/GaN多量子阱发光二极管(LED)(简称三角形量子阱结构LED).变温光致发光谱结果表明,相对于传统具有方形能带结构的量子阱LED(简称方形量子阱结构LED),三角形量子阱结构有效提高了量子阱中电子和空穴波函数的空间交叠,从而增加了LED的内量子效率;电致发光谱结果表明,三角形量子阱结构LED器件与传统结构LED器件相比,明显改善了发光峰值波长随着电流的蓝移现象.通过以上