不同形状的电流阻挡层对GaN基LED光效的影响

电流阻挡层(CBL)可以改善发光二极管(LED)的发光效率和输出光功率,其形状对电流的阻挡作用有影响。本文通过等离子体增强化学气相沉积设备(PECVD)在InGaN/GaN多量子阱外延片上制备了SiO2薄膜,并腐蚀出不同结构作为电流阻挡层:A组形状与P电极形状相同,B组为Y形CBL,C组为点状CBL。通过对这3组芯片与常规芯片的对比,发现加入CBL对小功率LED的电压特性影响比较小,并且电流阻挡层形状与金属电极形状相同时对光效的提高最大,可以提高14.6%。     

具有电流阻挡层的不同GaN基LED的光电特性(英文)

研究对比了InGaN/GaN多量子阱发光二极管中p电极下的不同SiO2电流阻挡层的光电特性。6种样品被分为3组:普通表面、表面粗化、表面粗化+边墙腐蚀。每组都有两种结构,一种具有电流阻挡层,另一种没有电流阻挡层。每组中,具有电流阻挡层的LED在20 mA下的正向电压分别为3.156,3.282,3.284 V,略高于不含电流阻挡层的样品(Vf=3.105,3.205,3.210 V).但是,具有电流阻挡层的LED的光效和光功率要优于无电流阻挡层的器件,在20 mA下的光功率分别提高了10.20%、12.19%和11.49%。这些性能的提升都要归功于电流阻挡层良好的电流扩展效应,同时电流阻挡层还可以减小p电极下的寄生光吸收。     

量子垒生长速率对InGaN基绿光LED性能的影响

利用MOCVD技术在图形化Si(111)衬底上生长了InGaN/GaN绿光LED外延材料。在GaN量子垒的生长过程中,保持NH₃流量不变,通过调节三乙基镓(TEGa)源的流量来改变垒生长速率,研究了量子垒生长速率对LED性能的影响。使用二次离子质谱仪(SIMS)和荧光显微镜(FLM)分别对量子阱的阱垒界面及晶体质量进行了表征,使用电致发光测试系统对LED光电性能进行了表征。实验结果表明,垒慢速生长,在整个测试电流密度范围内,外量子效率(EQE)明显提升。我们认为,小电流密度下,EQE的提升归结为量子阱晶体质量的改善;而大电流密度下,EQE的提升则归结为阱垒界面陡峭程度的提升。     

温度和电流对白光LED发光效率的影响

对大功率白光LED发光效率进行了研究,得出温度和电流对LED发光效率的影响:随着温度的升高,势阱中辐射复合几率降低,从而降低了发光效率;电流的升高,使更多的非平衡载流子穿过势垒,降低了发光效率。LED工作时,过高的工作温度或者过大的工作电流都会产生明显的光衰:如果LED工作温度超过芯片的承载温度,这将会使LED的发光效率快速降低,产生明显的光衰,并且对LED造成永久性破坏;如果LED的工作电流超过芯片的饱和电流,也会使LED发光效率快速降低,产生明显的光衰。并且LED所能承载的温度与饱和电流有一定关系,散热良好的装置可以使LED工作温度相对降低些,饱和电流也可以更大,LED也就可以在相对较大的电流下工作。     

LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究

随着LED技术的不断进步,已发展出多种波长的大功率LED,不用昂贵的单色仪,而采用各种波长的LED作为单色光来制造量子效率仪;也不需要旋转滤色片轮切换滤色片来避免光栅单色仪中高级次光谱的影响。LED作为单色光,可实现无机械运动、测量速度快、故障率低的优点。多只LED焊接在PCB上形成离散型光源,无法采用常规的椭球面反射镜、透镜或凹面反射镜进行汇聚。采用高反射率反射镜片制备成锥形光导管,将离散型光源发出的光汇聚为一个小光斑,可以很好地解决离散型光源汇聚难的问题,同时实现了高的光利用率。通过测量LED的波峰值、半峰宽和稳定性,并与传统的卤素灯和氙灯为光源的传统量子效率仪进行比较,发现单色光的波峰值与量子效率的测量准确性是正相关的,波峰值越高,测量的准确性越高;半峰宽在5.1~9.5 nm范围内,半峰宽对测量的准确性没有影响。采用LED、卤素灯和氙灯量子效率仪分别测试同一块太阳电池的量子效率,计算相同波段的积分电流,与世界先进的氙灯量子效率仪相比,相对偏差为0.34%,与卤素灯量子效率仪的相当,说明半峰宽在5.1~55.7 nm范围内,测量准确性与半峰宽无明显的相关性;LED的不稳定度为0.4%,介于氙灯和卤素灯之间。从这几个方面来看,LED是可以作为单色光用于量子效率的测试。     

LED的效率-电流特性自动检测系统研制

大功率LED的发光效率随注入电流大小的改变而发生变化,这一效率-电流变化关系是其照明应用中的关键特性之一,也是驱动电路设计的重要参考因素.研制了一套对LED这一光电特性的自动检测系统.为避免散热条件不同而导致测量结果的偏差,采用了相同平均值而不同峰值和相应占空比的矩形波电流来驱动LED,对LED光强和脉冲驱动的峰值电流...     

温度对大功率LED照明系统光电参数的影响

利用板上芯片封装chip-on-board(COB)技术封装大功率LED,比较分析其在不同散热器上的温度变化规律。研究了不同的热平衡温度对大功率LED光通量、电学参数的影响。在实验过程中,光通量、驱动电压、功率和发光效率都呈现出下降的趋势,并且最终稳定在其热平衡值。研究还发现:对于大功率LED照明系统,光通量、驱动电压、发光效率与散热器温度具有线性关系。在电源接通时,随着散热器温度的升高,LED的反向饱和电流迅速升高。通过线性拟合,得到大功率LED照明系统的光通量温度系数、驱动电压温度系数和光效温度系数。     

垒温对硅衬底GaN基蓝光LED发光效率的影响

用MOCVD技术在硅衬底上生长了GaN基蓝光LED外延材料,研究了有源层多量子阱中垒的生长温度对发光效率的影响,获得了不同电流密度下外量子效率(EQE)随垒温的变化关系。结果表明,在860~915℃范围内,发光效率随着垒温的上升而上升。当垒温超过915℃后,发光效率大幅下降。这一EL特性与X光双晶衍射和二次离子质谱所获得的阱垒界面陡峭程度有明显的对应关系,界面越陡峭则发光效率越高。垒温过高使界面变差的原因归结为阱垒界面的原子扩散。垒温偏低使界面变差的原因归结为垒对前一个量子阱界面的修复作用和为后一个量子阱提供台阶流界面的能力偏弱。外延生长时的最佳垒温范围为895~915℃。     

p-AlGaN电子阻挡层Al组分对Si衬底绿光LED性能影响的研究

在Si(111)衬底上利用MOCVD方法生长了具有不同Al组分p-AlGaN电子阻挡层的绿光InGaN/GaN LED结构,并对其光电性能进行了研究.结果表明,不同Al组分样品的量子效率随电流密度的变化规律呈现多样性.在很低电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而下降;在较高电流密度范围,LED量子效率随Al组分升高而升高,即此时缓解了量子效率随电流密度增大而衰退的速率(即droop效应);但随着电流密度的进一步升高,反而加快了量子效率衰退的速率.这些现象解释为不同Al组分的p-AlGaN对空穴和电子 关键词： 氮化镓 p-AlGaN 绿光LED 量子效率     

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％。     

外调制激光器输出功率高精度控制技术研究

为了研究高速1550 nm微波光纤链路的高精度外调制特性,针对多量子阱分布反馈激光器的物理模型讨论了输出功率、阈值电流与温度的依赖关系,建立了相应的恒温恒功率控制电路,使激光器输出功率稳定在±0.005 dB以内,调制输出3 dB谱宽为0.5 nm,边模平坦,边模抑制比大于30 dB。另外设计了自动增益控制电路和附加相位调制电路,对外调制阶段的光功率进行控制。实验结果表明,采用1550 nm激光器及上述控制电路构成相应的外调制微波光纤链路系统,可有效地提高光发射模块输出光功率的稳定性,克服了直接调制带来的光谱展宽和消光比不稳定的缺点,实现了微波信号的高线性低失真传输。     

具有高输出功率的多量子阱发光二极管的结构设计

设计了具有高量子效率的发光二极管(LED)芯片。通过采用Mg掺杂的AlInN-InGaN-AlInN作为LED的电子阻挡层,减小由极化引起的静电场,增大电子和空穴波函数的交叠比,从而增大了辐射复合速率。提高辐射复合速率有利于缓解电子泄露问题,增加了LED的发光功率,减小LED在大电流下的效率下降问题。新设计的芯片在大电流注入下,发光功率是传统结构的两倍。     

量子阱数量变化对InGaN/AlGaN LED的影响

采用软件理论分析的方法分析了InGaN/AlGaN量子阱数量变化对发光二极管内量子效率、电子空穴浓度分布、载流子溢出产生的影响。分析结果表明:量子阱的个数不是越多越好,LED的光学性质和量子阱的个数并不成线性关系。量子阱个数太少时,电流溢出现象较明显;而当量子阱个数太多时,极化现象明显,且会造成材料浪费。因此应根据工作电流选择合适的量子阱个数。     

量子阱结构对含V形坑InGaN/GaN蓝光LED效率衰减的影响

使用MOCVD在图形化Si衬底上生长了含V形坑的InGaN/GaN蓝光LED。通过改变生长温度,生长了禁带宽度稍大的载流子限制阱和禁带宽度稍小的发光阱,研究了两类量子阱组合对含V形坑InG aN/GaN基蓝光LED效率衰减的影响。使用高分辨率X射线衍射仪和LED电致发光测试系统对LED外延结构和LED光电性能进行了表征。结果表明:限制阱靠近n层、发光阱靠近p层的新型量子阱结构,在室温75 A/cm~2时的外量子效率相对于其最高点仅衰减12.7%,明显优于其他量子阱结构的16.3%、16.0%、28.4%效率衰减,且只有这种结构在低温时(T≤150 K)未出现内量子效率随电流增大而剧烈衰减的现象。结果表明,合理的量子阱结构设计能够显著提高电子空穴在含V形坑量子阱中的有效交叠,促进载流子在阱间交互,提高载流子匹配度,抑制电子泄漏,从而减缓效率衰减、提升器件光电性能。     

电子传输层厚度及阻塞层对量子点发光二极管性能的影响

针对量子点发光二极管(QLED)中载流子注入不平衡的问题,对空穴和电子在量子点层的注入速率进行了研究。制备了不同电子传输层厚度、结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/QDs/Alq3/Al的QLED样品。Alq_3厚度由25 nm逐步递增至45 nm时,器件的开启电压升高,器件均发出量子点的红光。当Alq_3厚度为30nm时,器件的电流效率最高。此时,空穴和电子在量子点层的注入速率达到相对平衡。为进一步研究器件的发光特性,在QDs和Alq_3接触界面嵌入电子阻塞层TPD。研究发现,当TPD的厚度为1 nm时,器件发出红光;当TPD厚度为3 nm和5 nm时,器件开始出现绿光。实验结果表明,在选取电子阻塞层时,应选择LUMO较低的材料且阻塞层的厚度必须很薄。     

Effect of localized states on internal quantum efficiency of III‐nitride LEDs

A model is suggested accounting for effects of localized electron and hole states formed by composition fluctuations in the InGaN active region of a III‐nitride LED on non‐radiative carrier recombination at threading dislocations. The model enables explanation of the abnormal temperature dependence of internal quantum efficiency (IQE) of a green LED structure recently observed at low current densities. The theoretical predictions are in quantitative agreement with experiment in the temperature range between 200 K and 453 K. (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)