Improved efficiency droop characteristics in an InGaN/GaN light-emitting diode with a novel designed last barrier structure

<正>In this study,the characteristics of nitride-based light-emitting diodes with different last barrier structures are analysed numerically.The energy band diagrams,electrostatic field near the last quantum barrier,carrier concentration in the quantum well,internal quantum efficiency,and light output power are systematically investigated.The simulation results show that the efficiency droop is markedly improved and the output power is greatly enhanced when the conventional GaN last barrier is replaced by an AlGaN barrier with Al composition graded linearly from 0 to 15% in the growth direction.These improvements are attributed to enhanced efficiencies of electron confinement and hole injection caused by the lower polarization effect at the last-barrier/electron blocking layer interface when the graded Al composition last barrier is used.     

垂直结构多色量子点LED(QD-LED)最新进展

量子点LED以胶体量子点为发光层,通过调节作为发光层量子点的尺寸可以制作出覆盖可见(380-780nm)以及近红外光谱的量子点LED(QD-LED),而且量子点LED器件发出的光谱范围很窄,其光谱半高宽可达30nm。简述了当今国内外关于QD-LED器件结构的研究成果以及器件的制作工艺,介绍了目前课题组最新的一些相关成果。重点阐述了目前已经得到验证的几种量子点器件结构,分析了其存在的优缺点,这些结论对进一步改进QD-LED的结构以及使其可以更有利于商业化提供了参考。     

Improved GaSb surfaces using a (NH4)2S/(NH4)2S04 solution

Bulk (1 0 0) n-GaSb surfaces have been treated with a sulphur based solution ((NH₄)₂S/(NH₄)₂SO₄) to which sulphur has been added, not previously reported for the passivation of GaSb surfaces. Au/n-GaSb Schottky barrier diodes (SBDs) fabricated on the treated material show significant improvement compared to that of the similar SBDs on the as-received material as evidenced by the lower ideality factor (n), higher barrier height (?_b) and lower contact resistance obtained. Additionally, the reverse leakage current, although not saturating, has been reduced by almost an order of magnitude at −0.2 V. The sample surfaces were studied by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The native oxide, Sb–O, present on the as-received material is effectively removed on treating with ([(NH₄)₂S/(NH₄)₂SO₄]+S) and (NH₄)₂S. Analysis of the as-received surface by XPS, prior to and after argon sputtering, suggests that the native oxide layer is ≤8.5 nm.     

量子阱层和垒层具有不同Al组分的270/290/330nm AlGaN基深紫外LED光电性能

为了研究AlGaN量子阱层和垒层中Al组分不同对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)光电性能的影响,本文利用MOCVD生长、光刻和干法刻蚀工艺制备了AlGaN量子阱层和垒层具有不同Al组分的270/290/330nm深紫外LED,通过实验和数值模拟计算方法发现,量子阱层和垒层中具有低Al组分紫外LED的AlGaN材料具有较低的位错密度、较高的光输出功率和外量子效率。通过电流-电压(I-V)曲线拟合出的较大的理想因子(3.5)和能带结构图表明,AlGaN深紫外LED的电流产生是隧穿机制占据主导作用,这是因为高Al组分AlGaN量子阱中强极化场造成了有源层区域较大的能带弯曲和电势降。     

结温对高压白光LED光谱特性的影响

高压LED因其自身突出的特点在照明领域有着潜在的应用优势,但作为一种新型功率LED,其光电热特性仍需深入研究。该实验对6和9V GaN基高压LED芯片进行了相同结构和工艺条件的封装,对封装样品进行了10~70℃的变温度光谱测试,并进行了从控温平台温度到器件结温的转换。为保证器件的电流密度相同,6和9V样品光谱测试的工作电流分别设定为150和100mA。结果显示,结温升高会导致蓝光峰值波长红移、波长半高宽增大、光效下降和显色指数上升等现象。在相同平台温度和注入功率下,9V样品的结温低于6V样品;随着温度的升高,9V样品波长半高宽的增加量比6V样品少1.3nm,光效下降量少1.13lm·W~(-1),显色指数上升量少0.28。以上表明,与低压LED相比,高压LED有着更低的工作结温和更小的温度影响。原因在于,相同环境温度下高压LED具有更好的电流扩展性和更少的发热量。此特性在高压LED的研究、发展与应用等方面具有参考价值。此外,峰值波长仍与结温有着较好的线性度,在光谱设备精度较高的情况下可继续作为结温的敏感参数。     

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒对发光二极管内量子效率的影响

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒结构能有效提高发光二极管(LED)器件内量子效率,缓解LED效率随输入电流增大而衰减的问题.本文综述了该结构及其结构变化——In组分梯度递增以及渐变、GaN/In_xGa_(1-x)N界面极化率改变等对改善LED器件性能的影响及优势,归纳总结了不同结构的GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子垒的工作机理,阐明极化反转是该结构提高LED性能的根本原因.在综述该结构发展的基础之上,通过APSYS仿真计算,进一步探索和深入分析了该结构中In_xGa_(1-x)N层的In组分及其厚度变化对LED内量子效率的影响.结果表明:In组分的增加有助于在GaN/In_xGa_(1-x)N界面产生更多的极化负电荷,增加GaN以及电子阻挡层处导带势垒高度,减少电子泄漏,从而提高LED的内量子效率;但GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒中In_xGa_(1-x)N及GaN层厚度的变化由于会同时引起势垒高度和隧穿效应的改变,因而In_xGa_(1-x)N和GaN层的厚度存在一个最佳比值以实现最大化的减小漏电子,提高内量子效率.     

全无机钙钛矿量子点的合成、性质及发光二极管应用进展

近年来,全无机铯铅卤素钙钛矿(CsPbX₃,X=Cl,Br,I)量子点由于其色纯度高、具有可调谐的发射波长(410～760 nm)、窄的半峰宽(12～42 nm)和较高的荧光量子产率(最高可达95%以上)以及可全溶液处理等优势而受到人们的高度关注,在显示和照明领域有着较为广阔的应用前景。本文首先介绍了近年来发展起来的全无机钙钛矿量子点的液相合成方法,如高温热注射法、一步反应法、阴离子交换法和过饱和重结晶法等;其次介绍了全无机钙钛矿量子点的形貌、尺寸和晶型调控及材料组分、反应温度和杂质离子对其发光性能的影响,进而总结了无铅全无机钙钛矿量子点的研究进展;然后介绍了全无机钙钛矿量子点在发光二极管方面的应用进展;最后概述了全无机钙钛矿量子点在未来发展中存在的挑战和机遇。     

TADF激基复合物主体材料提升溶液法制备蓝色荧光有机发光二极管的效率

为了提升溶液法制备的蓝色荧光有机发光二极管(OLEDs)的效率,采用了基于热激活延迟发光(TADF)的激基复合物作为主体材料。TADF激基复合物主体可以利用反向系间窜跃上转换形成单线态激子并将能量传递到客体,从而可以同时利用发光层中的三线态激子和单线态激子,以提升蓝色荧光器件的效率。选择蓝色荧光材料1-4-Di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene(DSA-ph)作为客体发光材料,4,4′,4″-T-ris(carbazol-9-yl)triphenylamine(TCTA)掺杂1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)(TPBi)作为热激活延迟荧光激基复合物主体,通过溶液法制备了蓝色荧光OLEDs。通过测试TCTA,TPBi以及TCTA掺杂TPBi的光致发光光谱发现,与TCTA和TPBi相比,TCTA掺杂TPBi的光致发光谱(PL)发生了明显的红移(峰值波长变为437 nm),而且光谱变宽,证明了TCTA∶TPBi激基复合物的形成。通过对于DSA-ph掺杂激基复合物主体的薄膜与DSA-ph掺杂poly(methyl methacrylate)(PMMA)的薄膜进行PL测试发现,两者发光峰相同,都是来自DSA-ph的发光,说明激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph;DSA-ph的吸收光谱与激基复合物主体的PL光谱存在很大重叠,说明激基复合物主体与DSA-ph的能量传递非常有效;通过对激基复合物主体掺杂不同浓度客体的薄膜进行瞬态PL衰减测试发现,与纯DSA-ph的寿命相比,DSA-ph掺杂激基复合物主体之后其寿命会延长,纯DSA-ph的寿命只有1.19 ns,DSA-ph掺杂激基复合物主体的荧光衰减曲线与激基复合物主体的荧光衰减曲线相似,这进一步证明了激基复合物主体将能量传递到了DSA-ph。研究了主体引入以及DSA-ph掺杂浓度对器件性能的影响。对于器件的亮度、电流密度、电压、电流效率、电致发光光谱等参数进行了测试,与不采用激基复合物主体的器件相比,采用激基复合物主体的器件性能明显改善,在DSA-ph掺杂浓度为10%时,器件亮度从2133.6 cd·m^-2提升到了3597.6 cd·m^-2,器件效率从1.44 cd·A-1提升到了3.15 cd·A-1,发光峰只有来自DSA-ph的发光。采用TADF激基复合物主体的方法有潜力实现溶液法制备的高效蓝色荧光OLEDs。     

基于7-（9H-carbazol-9-yl）-N,N-diphenyl-9, 9’-spirobi[fluoren]-2-amine主体材料的高效红色电致磷光器件

研究了基于新型骨架7-（9H-carbazol-9-yl）-N,N-diphenyl-9,9’-spirobi[fluoren]-2-amine（CzFA）双极性主体材料的红色电致磷光器件的光电特性。研究结果表明：将红色磷光染料iridium（Ⅲ）bis[2-methyldibenzo-（f,h）quinoxaline]（acetylacetonate）（Ir（MDQ）₂（acac））掺杂到CzFA主体材料中,以其制备的电致发光器件具有优良的特性,最大电流效率为27.8 cd/A,最大功率效率为21.8 lm/W,最大功率效率几乎是先前报道的主体材料为CBP器件（13.7 lm/W）的1.6倍。这种咔唑-螺二芴-二胺基团所组成的双极性主体材料对于提升磷光器件的性能起到了重要的作用。     

Production and Storage of Energy with One-Dimensional Semiconductor Nanostructures

This article outlines state-of-the-art energy technologies, including production and storage, available to us through semiconductor nanomaterials. The nanostructure growth processes have been illustrated in detail, with emphasis on the latest developments in hierarchical and radial-composition modulated nanostructures. On the energy efficiency and generation part, light-emitting diodes, photovoltaics, photoelectrochemistry, thermoelectric, and fuel cells have been discussed. In the energy storage part, supercapacitors and lithium batteries have been discussed.