刻蚀改变InGaN/AlGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AIGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm。通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍。干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强。理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1．3倍。另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高。     

刻蚀改变InGaN/AIGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AlGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm.通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍.干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强.理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1.3倍.另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高.     

InGaN量子阱的微观特性

采用VASP程序包模拟计算InGaN量子阱的能带,精细展示了量子阱实空间能带结构。计算结果表明,In原子所在区域出现局域束缚态,导带底与价带顶的简并能级发生分裂,同时量子阱沿垂直结面方向存在分立的能级。此外,针对影响能带的In组分波动、能带弯曲等问题进行探讨,以准确描述其电子行为,从而深入系统地了解InGaN/GaN量子阱的电学光学等特性。     

局域表面等离激元对InGaN/GaN多量子阱发光效率的影响

Ag纳米粒子的形貌对InGaN/Ga N多量子阱(MQWs)的光致发光(PL)效率有着显著影响。本文采用离子束沉积(IBD)技术将Ag沉积在InGaN/Ga N MQWs上,然后通过快速热退火处理制备Ag纳米粒子。通过改变Ag的沉积时间获得了具有不同Ag纳米粒子形貌的样品。用原子力显微镜对各样品的Ag纳米粒子形貌和尺寸进行了表征,并且测试了吸收谱、室温和变温PL谱及时间分辨光致发光(TRPL)谱。结果表明:随着Ag沉积时间的延长,所得Ag纳米粒子粒径增大,粒子纵横比先增大后减小且吸收谱峰红移。由于不同形貌的Ag纳米粒子在入射光作用下产生的局域表面等离激元(LSPs)与MQWs中激子耦合强度不同,光发射能力也不同,与没有Ag纳米粒子的样品相比,沉积时间为15 s的样品室温PL积分强度被抑制6.74倍,沉积时间为25 s和35 s的样品室温PL积分强度分别增强1.55和1.72倍且峰位发生红移,沉积时间为45 s的样品室温PL积分强度基本没有变化。TRPL与变温PL的测试结果证明,室温PL积分强度的改变是由于LSPs与MQWs中的激子耦合作用引起的。纵横比大且吸收谱与MQWs的PL谱交叠大的Ag纳米粒子能够更好地增强InGaN/Ga N MQWs的发光。     

Reversible Carriers Tunnelling in Asymmetric Coupled InGaN/GaN Quantum Wells

Temperature-dependent photoluminescence （PL） and time resolved photoluminescence （TRPL） are performed to study the PL characteristics and carrier transfer mechanism in asymmetric coupled InGaN/GaN multiple quantum wells （AS-QWs）. Our results reveal that abnormal carrier tunnelling from the wide quantum well （WQW） to the narrow quantum well （NQW） is observed at temperature higher than about lOOK, while a normal carrier tunnelling from the NQW to the WQW is observed at temperature lower than 100 K. The reversible carrier tunnelling between the two Q Ws makes it possible to explore new types of temperature sensitive emission devices. It is shown that PL internal quantum efficiency （IQE） of the NQW is enhanced to about 46% due to the assistant of the abnormal carrier tunnelling.     

InGaN/GaN多量子阱热退火的拉曼光谱和荧光光谱

通过拉曼光谱及荧光光谱测量研究了采用低压金属有机化学沉积(MOCVD)方法生长的InGaN／GaN多量子阱高温快速热退火处理对量子阱光学性质的影响。观测到退火后InGaN／GaN量子阱的拉曼光谱E2,A1(LO)模式的峰位置出现了红移,而且该振动峰的半高宽也有微小变化。温度升高退火效果更明显。退火使量子阱内应力部分消除,同时In,Ga原子扩散出现相分离使拉曼谱表现出变化。在常温和低温下的光荧光谱表明,退火处理的量子阱发光主峰都出现了红移;而且低温退火出现红移,退火温度升高相对低温退火出现蓝移;同时在低温荧光光谱里看到经过退火处理后原发光峰中主峰旁边弱的峰消失了。讨论了退火对多量子阱光学性质的影响。     

Phonon Spectrum of Led InGaN/GaN Heterostructure with Quantum Wells

Russian Physics Journal - The measurements of the phonon spectrum of a LED heterostructure based on the In0.12Ga0.88N/GaN barrier showed the presence of four phonon radiation peaks with energies of...     

InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究

通过测量光电流,直接观察了InGaN/GaN量子阱中载流子的泄漏程度随温度升高的变化关系。当LED温度从300K升高到360K时,在相同的光照强度下,LED的光电流增大,说明在温度上升之后,载流子从量子阱中逃逸的数目更多,即载流子泄漏比例增大。同时,光电流的增大在激发密度较低的时候更为明显,而且光电流随温度的增加幅度与激发光子的能量有关。用量子阱-量子点复合模型能很好地解释所观察到的实验现象。实验结果直接证明,随着温度的升高,InGaN/GaN量子阱中的载流子泄漏将显著增加,而且在低激发密度下这一效应更为明显。温度升高导致的载流子泄漏增多是InGaN多量子阱LED发光效率随温度升高而降低的重要原因。     

光电耦合对InGaN/GaN量子阱光学性能的影响

围绕高性能GaN基垂直腔面发射激光器(VCSELs),设计了两种具有不同光电耦合强度的InGaN/GaN量子阱(QWs)样品,研究了它们的光学性质。样品A在腔模的两个波腹处各放置两个InGaN耦合量子阱,而样品B在腔模的一个波腹处放置5个InGaN耦合量子阱。计算表明样品A具有较大的相对光限制因子1.79,而样品B为1.47。光学测试发现样品A有着更高的内量子效率(IQE)和更高的辐射复合效率。使用两种样品制作了光泵VCSEL结构,在光激发下实现激射,其中基于样品A的VCSEL有着更低的激射阈值。结果表明有源区结构会显著影响量子阱与光场的耦合作用、外延片的内量子效率、辐射复合寿命和VCSEL激射阈值,同时也说明样品A的有源区结构更有利于制作低阈值的VCSEL器件。     

Piezoelectric Relaxation of Two-Dimensional Electron Gas in Heterostructures with InGaN/GaN Quantum Wells

Russian Physics Journal - The article is devoted to the study of the mechanism of piezoelectric scattering of charge carriers in InGaN/AlGaN/GaN heterostructures with one filled size quantization...     

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。     

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。     

蓝光激光器结构中InGaN/GaN多量子阱界面效应的精细光致发光光谱研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时,在GaN势垒层生长的N2载气中引入适量H2,能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率.本工作利用光致发光(PL)光谱技术,对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征,研究了通H2生长对量子阱界面的调控...     

Photoluminescence study of InGaN/GaN multiple-quantum-well with Si-doped InGaN electron-emitting Layer

InGaN/GaN multiple-quantum-well (MQW) structure with Si-doped InGaN electron-emitting layer (EEL) was grown by metal–organic chemical vapor deposition and their characteristics were evaluated by photoluminescence (PL) measurements. In a typical structure, a low indium composition and wide potential well was used to be an EEL, and a six-fold MQW was used to be an active layer where the injected carriers recombine. By comparing the PL spectral characteristics of the MQW samples, the PL intensity of MQW with EEL is about 10 times higher than that of typical MQW. Experimental results indicate that the high electron capture rate of the MQW active region can be achieved by employing EEL.     

MOVPE生长的InGaN/GaN单量子阱的光致发光和光吸收特性

研究了用金属有机物气相外延(MOVPE)法在蓝宝石衬底上生长的In组分浓度保持不变的InGaN/GaN单量子阱结构在室温下的发光特性和光吸收特性.实验结果表明,在InGaN厚度<3nm时,随着样品InGaN势阱层宽度的增加(1nm),光致发光(PL)谱的发光峰值波长出现明显的红移33nm现象,而且发光强度下降8%,谱线半峰全宽(FWHM)展宽,通过对样品的透射、反射光谱研究发现,量子阱层窄(1.5nm)的样品在波长接近红外区时出现无吸收的现象,即R+T达到了100%,而在阱层较宽的样品中没有发现这一现象,对引起这些现象的原因进行了讨论.这些结果有助于开发和优化三族氮化物半导体光电器件的进一步研究工作.     

Microstructural Characterization of V-Defects in InGaN/GaN Multiquantum Wells

JETP Letters - InGaN multiple-quantum-well (MQW) structures grown by metal-organic chemical-vapor deposition (MOCVD) are found to contain V-defects attached to threading dislocations. The nature of...     

量子阱生长气压对InGaN/GaN黄光LED光电性能的影响

采用MOCVD技术在图形化硅衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱黄光LED外延材料,研究了不同的量子阱生长气压对黄光LED光电性能的影响。使用高分辨率X射线衍射仪（HRXRD）和荧光显微镜（FL）对晶体质量进行了表征,使用电致发光系统积分球测试对光电性能进行了表征。结果表明：随着气压升高,In的并入量略有降低且均匀性更好,量子阱中的点缺陷数目降低,但是阱垒间界面质量有所下降。在实验选取的4个气压4,6.65,10,13.3 kPa下,外量子效率最大值随着量子阱生长气压的上升而显著升高,分别为16.60%、23.07%、26.40%、27.66%,但是13.3 kPa下生长的样品在大电流下EQE随电流droop效应有所加剧,在20 A·cm^-2的工作电流下,样品A、B、C、D的EQE分别为16.60%、19.77%、20.03%、19.45%,10 kPa下生长的量子阱的整体光电性能最好。