条形叉指n阱和p衬底结的硅LED设计及分析

采用0.35μm双栅标准CMOS工艺最新设计和制备了叉指型SiLED发光器件。器件结构采用n阱和p衬底结,n阱为叉指结构,嵌入到p衬底中而结合成Sipn结LED。观察了SiLED发光显微图形及实际器件的版图,并在对器件进行了正、反向I-V特性测试、光功率及光谱特性的测量。SiLED的正向偏置时开启电压为0.9V,反向偏置时在15V左右可观察到发光。器件在室温下反向偏置时,10V,100mA电流下所得输出光功率为12.6nW,发光峰值在758nm处。     

Au/(SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n+-Si结构的电致发光研究

利用射频磁控溅射方法,在n⁺-Si衬底上淀积SiO₂/Si/SiO_{2纳米双势垒单势阱结构,其中Si层厚度为2至4nm,间隔为0.2nm,邻近n⁺-S i衬底的SiO2层厚度固定为1.5nm,另一SiO2层厚度固定为3nm.为了 对比研究,还制备了Si层厚度为零的结构,即SiO2(4.5nm)/n⁺-Si 结构.在经过600℃氮气下退火30min,正面蒸上半透明Au膜,背面也蒸Au作欧姆接触后,所 有样品都在反向偏置(n^＋-Si的电压高于Au电极的电压)下发光,而在正向偏压 下不发光.在一定的反向偏置下,电流和电致发光强度都随Si层厚度的增加而同步振荡,位 相相同.所有样品的电致发光谱都可分解为相对高度不等的中心位于2.26eV(550nm)和1.85eV (670nm)两个高斯型发光峰.分析指出该结构电致发光的机制是：反向偏压下的强电场使Au/( SiO2/Si/SiO2)纳米双势垒/n⁺-Si结构发生了雪崩击穿 ,产生大量的电子-空穴对,它们在纳米SiO2层中的发光中心(缺陷或杂质)上复 合而发光. 关键词： 电致发光 纳米双势垒 高斯型发光峰 雪崩击穿}     

电极布局对硅LED性能的影响

采用0.35μm双栅标准CMOS工艺设计和制备了叶型硅发光器件.叶型硅发光器件由3个楔型器件的组合而成,pn结结构为n阱/p+结.使用奥林巴斯IC显微镜测得了器件的显微图形,并对器件进行了电学特性测试.器件工作在雪崩击穿下,开启电压为8.8 V,能够发出黄色可见光;正向偏置下,器件开启电压为0.8 V.在与已经制备的楔...     

基于溶液加工小分子材料发光层的有机-无机复合发光器件

报道了基于溶液加工有机小分子材料发光层、聚乙烯亚胺电子注入层的有机-无机复合发光器件. 优化了空穴传输层和磷光染料的掺杂浓度, 得到最佳发光效率的器件. 蓝光、黄光和红光器件的最大外量子效率为17.3%, 10.7% 和7.3%. 在发光亮度为1000 cd/m² 时, 蓝光、黄光和红光器件的外量子效率分别为17.0%, 10.6% 和5.8%, 器件效率下降较小. 原因在于同时采用空穴传输型和电子传输型的小分子材料作为共同主体材料, 器件具有较宽的载流子复合区域, 降低了三线激发态-三线激发态湮灭和三线激发态-极化子相互作用对器件发光效率的影响. 白光器件在亮度为1000 cd/m²时, 发光效率和功率效率为31 cd/A和 14.8 lm/W. 器件的色度为(0.32, 0.42), 色度比较稳定, 随电流的变化微小. 器件的效率较以往报道的有机-无机复合发光器件有显著的提高, 主要归因于在聚乙烯亚胺上能够制备特性良好的小分子材料薄膜, 以及小分子主体材料拥有较高的三线态能量和平衡的载流子传输特性, 能够获得高效的磷光发射.     

楔形瓣状结构对正向注入型Si-LED发光特性的影响

基于标准CMOS工艺的p+源/漏区和n阱,设计了两种楔形瓣状结构的正向注入型硅基发光二极管(Si-LED),采用UMC 0.18μm 1P6M CMOS工艺设计制备.测试结果表明,正向注入型p+/n-well二极管的发射波长位于近红外波段,峰值波长在l 130 nm附近,且工作电压小于2V,与标准CMOS电路兼容.其中,八瓣结构的Si-LED (TS2)在200 mA时的发光功率可达1 200 nW,且未出现饱和,而注入电流为40 mA时的最大功率转换效率达5.8×10-6,约为四瓣结构器件(TSl)的2倍.所研制的Si-LED具有工作电压低、转换效率高等优点,有望在光互连领域得到应用.     

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。     

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     

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.     

双极晶体管在强电磁脉冲作用下的损伤效应与机理

针对典型n⁺-p-n-n⁺结构的双极晶体管,从器件内部电场强度、电流密度和温度分布变化的分析出发,研究了在强电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)作用下其内在损伤过程与机理.研究表明,双极晶体管损伤部位在不同幅度的注入电压作用下是不同的,注入电压幅度较低时,发射区中心下方的集电区附近首先烧毁,而在高幅度注入电压作用下,由于基区-外延层-衬底构成的PIN结构发生击穿,导致靠近发射极一侧的基极边缘处首先发生烧毁.利用数据分析软件,对不同注入电 关键词： 双极晶体管 强电磁脉冲 器件损伤 损伤功率     

ZnO纳米棒／MEH-PPV异质结的复合电致隧穿发光

利用低温水热法生长的ZnO纳米棒（ZnO-NRs）,和p型有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1,4-苯撑乙烯撑]（MEH-PPV）复合制备了结构为“ITO/ZnO晶种/ZnO-NRs/MEH-PPV/Al”的发光器件。测试结果发现,该器件具有非常好的二极管整流特性。对ZnO-NRs/M EH-PPV异质结施加超过17 V的反向偏压时,可同时获得两种半导体材料的发光,且ZnO近紫外光（380 nm ）发射强度远大于 M EH-PPV的红橙光强度,发光功率随着反向偏压的增加迅速增强,然而施加正向偏压时未探测到发光。该器件的发光机理不同于其他文献报道的正偏压发光,而属于反偏压发光器件,其发光机理归因于有机无机复合异质结的界面特殊性和ZnO-NRs的纳米尺寸效应,反偏压下器件实现的是载流子隧穿发光,而正偏压时载流子以表面态的无辐射复合及漏电流方式消耗。     

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。     

低压MOCVD生长GaN p—n结蓝光LED

简要报道了采用一种改进的低压金属有机化物化学气相沉积（ＬＰ－ＭＯＣＶＤ）方法制备ＧａＮｐ－ｎ结蓝光光发射二极管（ＬＥＤ），介绍了ＬＥＤ的基本特性，这种ＬＥＤ具有良好的Ｉ－Ｖ特性和光谱特性，室温下，在正向电压５Ｖ，正向电流３－２０ｍＡ的条件下，峰值波长为依Ｍｇ的掺杂浓度和退火条件的不同而不同，分别在４２５ｎｍ，４３５ｎｍ和４８０ｎｍ附近，发射谱的半峰宽约为５０ｎｍ。     

Multifunctional silicon-based light emitting device in standard complementary metal–oxide–semiconductor technology

A three-terminal silicon-based light emitting device is proposed and fabricated in standard 0.35 μ m complementary metal--oxide--semiconductor technology. This device is capable of versatile working modes: it can emit visible to near infra-red (NIR) light (the spectrum ranges from 500 nm to 1000 nm) in reverse bias avalanche breakdown mode with working voltage between 8.35 V--12 V and emit NIR light (the spectrum ranges from 900 nm to 1300 nm) in the forward injection mode with working voltage below 2 V. An apparent modulation effect on the light intensity from the polysilicon gate is observed in the forward injection mode. Furthermore, when the gate oxide is broken down, NIR light is emitted from the polysilicon/oxide/silicon structure. Optoelectronic characteristics of the device working in different modes are measured and compared. The mechanisms behind these different emissions are explored.     

Effect of selective ion-implanted p-GaN on the junction temperature of GaN-based light emitting diodes

A low-junction-temperature light emitting diode (LED) by selectively ion-implantation in part of the p-type GaN layer is demonstrated. The junction temperature extracted from a forward voltage method of an ion-implanted LED is significantly lower than that of a conventional LED. Furthermore, the linearity of the luminescence-current curve of the device is improved without altering electrical properties.     

Si衬底GaN基LED的结温特性

结温是发光二极管的重要参数之一,它对器件的内量子效率、输出功率、可靠性及LED的其他一些性能有很大的影响。首次报道Si衬底GaN基LED的结温特性。利用正向压降法测量Si衬底上GaN基LED的结温,通过与蓝宝石衬底上GaNLED的结温比较,发现Si衬底GaNLED有更低的结温,原因归结为Si有更好的导热性。同时也表明:用Si作GaNLED的衬底在大功率LED方面具有更大的应用潜力。     

硅基MIS隧道二极管的研究

硅基ＭＩＳ隧道发光二极管为制造用于超大规模集成电路的硅基光器件提供了可能性,报道了ＭＩＳ隧道发光二极管的制作 过程,电流电压和发射光谱特性,讨论了负阻现象和发光机理。     

高阻氮化镓外延层的异常光吸收

通过光伏谱(PV)的测量发现,采用MOCVD方法生长的非故意掺杂GaN外延膜,电阻较大的样品在带隙内有明显的异常光吸收.吸收峰的能量位置表明这种异常吸收可能与激子有关.在这些高阻样品上制作的MSM型探测器,当入射光照射不同位置,其光谱响应显示了区域不一致性.20 V偏压下反向偏置结处的光谱响应比正向偏置结处的光谱响应大一个数量级左右,峰值响应的位置也发生明显红移现象,红移的能量约为28 meV,并且几乎不随环境温度变化.根据MSM结构的电场分布不均以及带边和激子响应对电场的依赖性不同,MSM型探测器的这种 关键词： GaN 激子 光伏谱 光谱响应     

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。