GaN发光二极管表观电容极值分析

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。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-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。     

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.     

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.     

多元T型阵列探测器原理与性能

针对行波探测器阵列只合成多个光电二极管的输出功率而不能提高工作带宽的问题,提出了一种多元T型电路结构的阵列探测器.通过在各个光电二极管支路串联电容降低等效电容,减小结电容对探测器截止频率的影响,再用电感连接各个光电二极管支路构成T型滤波器电路结构,在合成多个光电二极管输出功率的同时增加了工作带宽.仿真结果表明,在光电二极管支路串联与光电二极管结电容相等大小的电容时,四元T型阵列探测器相比四元行波探测器阵列输出功率减少了一半,但工作带宽提高了一倍,而相比于传统探测器则在输出功率和工作带宽上都提高了一倍,此外八元T型阵列探测器与四元行波探测器阵列输出功率相同,工作带宽提高了一倍.     

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.     

某些锗隧道二极管的老化现象

对n区掺砷、p区为铟加百分之一镓、快速合金而成的锗隧道二极管做老化实验,发现某些二极管当加正向偏压时,过剩电流增加。这类二极管典型的伏安特性,如图1所示。由图可知,77°K时,峯值出现在234mV处,比我们实验用的一般锗隧道二极管的峯值电压大。在正向电压80mV处出现拐点d~2I/dV~2=0。反向隧道电流小。室温下,加正向电流50mA,老化结果,伏安特性曲线不变。高温下,正向老化结果,过剩电流单调增加。图2表示正向伏安特性的变化。曲线1,2,3和 4分别表示高温(95℃)正向5O     

重复频率强流电子束二极管实验研究

 采用静电场模拟对二极管结构及导引磁场位形分布进行了优化设计，利用设计的二极管在高压脉冲发生器上进行了重复频率运行实验研究，给出了相应测试波形，并对不同材料阴极、不同真空度情况下二极管的发射特性进行了比较。在二极管真空度满足一定要求（p＜0.01Pa）条件下以在重复频率方式运行时，不论是石墨阴极还是金属阴极，输出电子束流都比较稳定。设计的二极管电子束电压超过500kV，电流约5kA，脉冲宽度40ns，重复频率100Hz。     

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。     

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。     

低温下Ⅲ-Ⅴ族半导体P-N结的V_F-T特性

在4—300K的温区里,对正向恒定电流为10μA的几种GaAs、GaAsP、GaP二极管,进行了正向电压降V_F温度特性的测量.结果表明,低温下这类二极管可用作宽温区的测温探头.D_2管的性能优于其它的二极管.本文对实验结果作了讨论.     

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。     

The influence of ZnO seed layers on n-ZnO nanostructure/p-GaN LEDs

Light-emitting diodes (LEDs) were formed by hydrothermally growing n-ZnO nanostructures on p-GaN with or without seed layers. The performance of the fabricated LEDs was studied. The seed layers not only have a great influence on the morphology and density of the ZnO nanostructures but also determine the lighting bias and emitting mechanism. The LEDs without seed layers and with sputtered seed layers exhibit light emission only under reverse bias, which is believed due to the GaN buffer layer/p-GaN p–n junction. The LEDs with sol–gel seed layers exhibit light emission under both forward and reverse biases. With the increase of the forward bias, the LEDs first demonstrate a red electroluminescence emission coming from the sol–gel seed layers and then demonstrate an orange emission coming from the ZnO nanorods. The sol–gel seed layer and the interface play a very important role in the electroluminescence.     

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     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

The Mott diode as a heterodyne receiver element

This paper considers a novel doping profile for Schottky barrier mixer diodes called the Mott barrier. The structure consists of a metal-semiconductor junction in which the semiconductor's epitaxial layer is very lightly doped and thin enough so that it remains depleted even under substantial forward bias. It has been proposed that Mott barrier diodes will generate less noise and have lower series resistance-junction capacitance products than standard Schottky diodes, thus increasing the sensitivity and cut-off frequency of heterodyne receivers. In this paper, the band structure and electron transport properties of the Mott diode are evaluated. This analysis shows that the Mott diode actually will have a large series resistance-junction capacitance product and excessive hot electron noise, making it a poor candidate for high-frequency applications. Experimental results are presented which substantiate these conclusions.     

结温与热阻制约大功率LED发展

LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。保持LED结温往允许的范围内,是大功率LED芯片制备、器件封装和器件应用等每个环节都必须重点研究的关键因素,尤其是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。首先介绍pn结结温对LED器什性能的影响,接着分析大功率LED结温与器件热阻的关系．基于对器件热阻的分析,得出了结温与热阻已经制约大功率LED进一步向更大功率发展的结论,并提出了如下两个观点：1．要在保持低成本和自然散热方式下提高LED器件的功率,根本的出路是提高光转换效率;2．在日前没有提高光转换效率的情况下,发展超过5W的大功率器件对工程应肘没有实质意义。     

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     

Leakage current and sub-bandgap photo-response of oxygen-plasma treated GaN Schottky barrier diodes

The effect of oxygen plasma treatment on the performance of GaN Schottky barrier diodes is studied. The GaN surface is intentionally exposed to oxygen plasma generated in an inductively coupled plasma etching system before Schottky metal deposition. The reverse leakage current of the treated diodes is suppressed in low bias range with enhanced diode ideality factor and series resistance. However, in high bias range the treated diodes exhibit higher reverse leakage current and corresponding lower breakdown voltage. The X-ray photoelectron spectroscopy analysis reveals the growth of a thin GaO_x layer on GaN surface during oxygen plasma treatment. Under sub-bandgap light illumination, the plasma-treated diodes show larger photovoltaic response compared with that of untreated diodes, suggesting that additional defect states at GaN surface are induced by the oxygen plasma treatment.