决定AlGaInP高亮度发光二极管光提取效率的主要因素

影响发光二极管光提取效率的主要因素有:出光表面状态、上电极和体内吸收.对于AlGaInP高亮度发光二极管体内吸收主要是衬底和发光区的吸收.一般采用出光表面粗化、窗口层、DBR反射器等措施来提高光提取效率.本文以自发辐射随机分布模型为基础,以AlGaInP高亮度发光二极管典型结构的各种参数为依据,从理论上分析了这几种主要措施对光提取效率的影响.     

GaAs／GaAlAs光电阴极量子效率相关参数测量方法的研究

针对三代微光中ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ光电极研制的特点，提出一些与阴极量子效率相关的参数的测量方法，以供阴极工艺研究参考。     

高亮度发光二极管中的电注入和光输出过程的理论分析

通过对典型结构的高亮度发光二极管（HB－LED）的注入电流扩展以及器件的光输出的理论分析，计算了LED的电流密度分布和光输出效率与顶层厚度的关系，结果表明顶层厚度对器件光电特性的影响很大，较厚的顶层可以使器件的注入电流容易扩展、光容易耦合输出。优化设计后得到顶层厚度应该在49－98μm之间。最后给出器件外量子效率与顶层厚度的关系曲线，并预言以GaAs为吸收衬底的LED外量子效率最大不超过12．1％。     

基于双光栅结构下特征参量与GaN基LED光提取效率的动态关系

为解决光子在半导体和空气界面处的全反射导致的GaN基发光二极管外量子效率低下的问题,基于双光栅GaN基发光二极管芯片模型的基本构成,利用蒙特卡罗算法及波动方程理论进行模拟,分析了光子的主要损耗对出光效率的影响.通过数值计算模拟,计算了不同光栅槽深、周期及吸收系数对发光二极管光提取效率的动态影响,结果表明:光提取效率曲线随反射光栅槽深的增大呈余弦周期性变化,与光栅衍射效率与槽深之间的关系是一致的;光提取效率在光栅间距为介质中光波长附近时达到最大,随着周期的增大或减小而减小;双光栅GaN基发光二极管受GaN吸收系数影响比传统GaN基发光二极管明显,吸收系数越小,光提取效率越高.透射光栅槽深为350nm,周期为300nm,反射光栅槽深为230nm,周期为250nm,GaN吸收系数为0时能获得最大光提取效率为67%.而传统平板型GaN基发光二极管,模拟得到的光提取效率只有18.5%,添加双光栅结构后的GaN基发光二极管,可以提高光提取效率3倍以上.结合提高晶体质量,降低GaN吸收系数能更有效提高光提取效率.     

红光InAlAs量子点的结构和光学性质

利用ＭＢＥ方法在（００１）衬底上成功地生长密度大、尺寸小、发红光的ＩｎＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子点结构。通过原子力显微镜观察表明,ＩｎＡｌＡｓ量子的密度和大小都随覆盖厚度的增加而增大;发现Ａｌ原子的表面迁移率决定ＩｎＡｌＡｓ量子点的形貌,光荧光谱证实了量子点的发光峰值在红光范围,并结合形貌的统计得到了量子点的发光峰展宽主要昌受量子点的横向尺寸影响。     

辐射与发光 发光与发光器件

TN312．8 2005053215 GaN基发光二极管芯片提取效率的研究=Study on light extraction efficiency of GaN-based light-emitting diode chips[刊,中]／申屠伟进(清华大学电子工程系,集成光电 子学国家重点联合实验室．北京(100084)),胡飞…∥光电 子·激光．-2005,16(4)．-384-389 基于蒙特卡罗方法模拟分析了限制GaN基发光二极 管(LEDs)芯片光提取效率的主要因素。结果表明,GaN 与蓝宝石之间的较大折射率差别严重限制了芯片光提取 效率的提高,通过蓝宝石背面出光比通过p型GaN层的 正面出光的芯片光提取效率至少高20％;同时,低GaN光 吸收系数、高电极反射率以及环氧树脂封装可以有效地增 加芯片光提取效率,并且LEDs芯片尺寸在400μm以下 时光提取效率较高。图6表3参13(严寒)     

领结型纳米银金属阵列对氮化镓基发光二极管光提取效率的影响

为了提升氮化镓(GaN)基发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的发光效率,设计工艺简单且成本低廉的领结型纳米银金属阵列,并将该结构集成于GaN基发光二极管的表面,在不破坏外延结构的情况下通过激发局域表面等离激元效应有针对性地提升不同波段发光二极管的光提取效率.利用时域有限差分法系统地模拟计算不同尺寸的领结型纳米银金属阵列在不同入射波长下对GaN基发光二极管光提取效率的影响,并通过实验进行验证.结果 表明,在中心波长分别为370,425,525 nm的LED的表面集成最优尺寸的领结型纳米银金属阵列,其光致发光峰强度相比于无表面结构的LED分别提升71.1％、148.2％和105.9％.     

Ga1—xAlxAs外延片有源区Al组份的测定方法

由于ＧａＡｓ与ＡｌＡｓ晶格常数相近，ＧａＡｓ晶格常数为０．５６５３５ｎｍ，ＡｌＡｓ的晶格常数为０．５６６０５ｎｍ，当固熔体中Ａｌ组份ｘ值从０变到１时，晶格常数变化约为０．１５％．因此，在ＧａＡｓ衬底上生长Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ时，在界面处的失配位错少，...     

1MeVSi~＋衬底加温注入Al＿（0．3）Ga＿（0．7）As／GaAs超晶格和GaAs的晶格损伤研究

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了１ＭｅＶＳｉ￣＋在衬底加温和室温下以不同剂量注入Ａｌ＿（０．３）Ｇ＿（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格和ＧａＡｓ后的晶格损伤。在衬底加温下，观察到Ａｌ＿（０．３）Ｇａ＿（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格和ＧａＡｓ都存在一个动态退火速率与缺陷产生速率相平衡的剂量范围，以及两种速率失去平衡的临界剂量。超晶格比ＧａＡｓ更难以损伤，并且它的两种速率失去平衡的临界剂量也大于ＧａＡｓ中的相应临界剂量，用热尖峰与碰撞模型解释了晶格损伤积累与注入剂量和衬底温度的关系。用ＣＮＤＯ／２量子化学方法计算了ＧａＡｓ和Ａｌ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）Ａｓ中化学键的相对强度，并根据计算结果解释了注入过程中Ａｌ＿（０．３）Ｇａ＿（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格和ＧａＡｓ中晶格损伤程度的差别。     

二极管泵浦的高效连续波基横模Nd：YAG激光器

报道了用激光二极管端面泵浦的高效连续波ＴＥＭ００模Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，最大输出为０．６５Ｗ，斜效率５１％，光－光效率最高达４０．６％，并给出了耦合光学系统和二极管泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的器件结构．     

新型AlGaInP系发光二极管饱和特性与寿命的研究

针对AlGaInP系发光二极管(LED)电极阻挡出光、衬底吸收、全反射角小导致器件出光效率低、热积累大、饱和特性差等问题,提出了一种具有复合电流输运增透窗口层、复合DBR反射镜和电流阻挡层结构的新型LED,并测试了其饱和特性和寿命.电流分布模拟显示:新型LED电极下仅存在极小的无效电流;实验结果表明新型LED出光效率高,饱和电流大,饱和电流时光强约为常规LED的3倍,光电性能明显提升.器件饱和特性和老化实验研究显示:新型LED寿命长达17.8×104h,器件内部发热量低,具有高饱和特性和高可靠性,适合在大电流大功率下工作.     

掺杂与Al组分对AlGaInP四元系LED发光效率的影响

在AlGaInP四元系双异质结发光二极管(DH—LED)的材料生长过程中,限制层的Al组分与P型掺杂浓度的确定有较大的随意性,这对LED的发光不利。通过分析载流子在发光二极管(LED)双异质结中的输运情况,得到了在不同的P型掺杂程度下,限制层Al组分与LED发光效率的关系,从而可以探索P型掺杂与Al组分对发光效率影响的规律,得到的结论对于LED的器件结构设计以及MOCVD材料生长有一定的指导意义。     

用于POF的高性能共振腔发光二极管

提出用AlGaAs材料为n型下DBR,AlGaInP材料为p型上DBR,GaInP/AlGaInP多量子阱为有源区来制备650nm波长的共振腔发光二极管（RCLED）.用传输矩阵法对器件的结构进行了理论设计,并制备了RCLED和普通LED两种结构.测试结果表明,RCLED有更高的发光效率,是普通LED的近1.3倍,当注入电流从3mA增加到30mA时,RCLED的峰值波长只变化了1nm,而普通LED的波长则变化了7nm,且RCLED的光谱半宽窄,远场发散角小. 关键词： 发光二极管 共振腔 金属有机物化学气相淀积     

AlGaInP-Si glue bonded high performance light emitting diodes

We propose a new method of using conductive glue to agglutinate GaAs based AlGaInP light emitting diodes (LEDs) onto silicon substrate,and the absorbing GaAs layer is subsequently removed by grinding and selective wet etching.It was found that AlGaInP-Si glue agglutinated LEDs have larger saturation current and luminous intensity than the conventional LEDs working at the same injected current.The luminous intensity of the new device is as much as 1007.4 mcd at a saturation current of 125 mA without being encapsulated,while the conventional LEDs only have 266.2 mcd at a saturation current of 105 mA.The luminescence intensity is also found to increase by about 3.2% after working at 50 mA for 768 h.This means that the new structured LEDs have good reliability performance.     

Tandem white organic light-emitting diodes adopting a C60：rubrene charge generation layer

Organic bulk heterojunction fullerence(C60) doped 5, 6, 11, 12-tetraphenylnaphthacene(rubrene) as the high quality charge generation layer(CGL) with high transparency and superior charge generating capability for tandem organic light emitting diodes(OLEDs) is developed. This CGL shows excellent optical transparency about 90%, which can reduce the optical interference effect formed in tandem OLEDs. There is a stable white light emission including 468 nm and 500 nm peaks from the blue emitting layer and 620 nm peak from the red emitting layer in tandem white OLEDs. A high efficiency of about 17.4 cd/A and CIE coordinates of(0.40, 0.35) at 100 cd/m2 and(0.36, 0.34) at 1000 cd/m2 have been demonstrated by employing the developed CGL, respectively.     

新型全方位反射铝镓铟磷薄膜发光二极管

提出了一种新型全方位反射铝镓铟磷(AlGaInP)薄膜发光二极管(LED)的结构和制作工艺，在这个结构里应用了低折射率的介质和高反射率的金属联合作为反光镜.用金锡合金(80Au20Sn，重量比)作为焊料把带有反光镜的AlGaInP LED外延片倒装键合到GaAs基板上(RS-LED)，去掉外延片GaAs衬底，把被GaAS衬底吸收的光反射出去.通过与常规AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED)和带有DBR的AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED(DBR))电、光特性的比较，证明新型全方位反射AlGaInP薄膜LED结构能极大提高亮度和效率.正向电流20mA时，RS-LED的光输出功率和流明效率分别是AS-LED的3.2倍和2.2倍，是AS-LED(DBR)的2倍和1.5倍.RS-LED(20mA下峰值波长627nm)的轴向光强达到194.3mcd，是AS-LED(20mA下峰值波长624nm)轴向光强的2.8倍，是AS-LED(DBR)(20mA下峰值波长623nm)轴向光强的1.6倍. 关键词： 铝镓铟磷 薄膜发光管 全方位反射镜 发光强度     

高反射率p-GaN欧姆接触电极

根据光学薄膜原理计算了GaN/Ti/Ag、GaN/Al和GaN/Ni/Au/Ti/Ag、GaN/Ni/Au/Al多层电极结构的反射率,得出Ag基和Al基反射电极均能在全角范围内提供较高的反射率。实验测量结果表明,反射率能高于80%的Ag基反射电极,具有低欧姆接触的电学特性。并将GaN/Ni/Au/Ti/Ag多层反射电极应用在上下电极结构的GaN基LED中。实验上采用两步合金法获得了低接触电阻、高反射率的电极结构,并引入Ni/Au覆盖层克服了Ag高温时的团聚和氧化现象。解决了Ag电极的稳定性问题,显著地提高了LED的出光效率,成功制备了具有上下电极结构的GaN基LED管芯。     

Silver‐Based Nanoparticles for Surface Plasmon Resonance in Organic Optoelectronics

Organic optoelectronic devices including organic light‐emitting diodes (OLEDs) and polymer solar cells (PSCs) have many advantages, including low‐cost, mechanical flexibility, and amenability to large‐area fabrication based on printing techniques, and have therefore attracted attention as next‐generation flexible optoelectronic devices. Although almost 100% internal quantum efficiency of OLEDs has been achieved by using phosphorescent emitters and optimizing device structures, the external quantum efficiency (EQE) of OLEDs is still limited due to poor light extraction. Also, although intensive efforts to develop new conjugated polymers and device architectures have improved power conversion efficiency (PCE) up to 8%–9%, device efficiency must be improved to >10% for commercialization of PSCs. The surface plasmon resonance (SPR) effect of metal nanoparticles (NPs) can be an effective way to improve the extraction of light produced by decay of excitons in the emission layer and by absorption of incident light energy within the active layer. Silver (Ag) NPs are promising plasmonic materials due to a strong SPR peak and light‐scattering effect. In this review, different SPR properties of Ag NPs are introduced as a function of size, shape, and surrounding matrix, and review recent progress on application of the SPR effect of AgNPs to OLEDs and PSCs.     

半导体照明发光二极管(LED)芯片制造技术及相关物理问题

以化合物半导体材料为发光元件的半导体固态照明正引发人类照明史上的又一次伟大革命.目前,局限半导体照明广泛应用的主要技术瓶颈有：出光效率（或外量子效率）,单管最大可发光通量（或最大可工作功率）,单位光通量的成本和发光二极管可正常使用寿命.文章综述和分析了与芯片发光效率（或外量子效率）和单芯最大可发光通量（或最大可工作功率）相关的制造技术和相关物理问题.