1 江苏新广联科技股份有限公司,江苏 无锡 214101
2 大连理工大学 物理与光电工程学院,辽宁 大连 116024
通过设计包括不同Al含量的单层p-AlGaN电子阻挡层与10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的三种紫光LED结构,利用APSYS软件理论模拟研究了400 nm紫光LED的光电性能,并着重研究了电子阻挡层结构对紫光LED的光电性能的影响。APSYS软件的模拟结果显示,10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层对光输出功率(LOP)的提升优于单层p型AlGaN电子阻挡层。为验证理论模拟结果,使用MOCVD系统制备了三种紫光LED外延片,并将外延片加工成紫光芯片,分析了不同电子阻挡层对紫光LED光电性能的影响。实验的光电测试结果显示,带有10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的400 nm紫光LED发光效率高于另外两种紫光LED,在输入20 mA电流条件下,其光输出功率为21 mW,具有商用价值。
氮化镓 紫光发光二极管 电子阻挡层 发光效率 GaN violet light emitting diodes electron block layer emission efficiency
1 大连理工大学 物理与光电工程学院, 辽宁 大连116024
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海200050
3 吉林大学 电子科学与工程学院, 吉林 长春130012
研究了MOCVD系统中原位SiN插入层对GaN薄膜应力和光学性质的影响。采用SiN插入层后, GaN薄膜的裂纹数量大大减少, 薄膜所承受的张应力得到了一定的释放。同时, GaN薄膜的缺陷密度降低一倍, 晶体质量得到了极大的改善。研究表明, 位错密度的降低在GaN薄膜中留存较大的残余应力, 补偿了降温过程中所引入的张应力。同样, 随着SiN插入层的应用, 低温PL谱的半峰宽降低, 薄膜光学质量提高。最后研究了PL谱发光峰与应力的关系, 得到了一个-13.8的线性系数。
应力弛豫 插入层 SiN SiN strain relief insertion layer
1 大连理工大学 物理与光电工程学院, 辽宁 大连 116024
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
在Aixtron 3×2近耦合喷淋式金属有机化学气相沉积反应室中, 调节喷淋头与基座之间的距离, 制备了7, 13, 18, 25 mm间距的4个InGaN/GaN量子阱样品。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)对样品表面形貌及界面质量进行了表征。研究表明: 随着高度的增加, 量子阱的表面粗糙度减少, 垒/阱界面陡峭度逐步变差, 垒层和阱层厚度及阱层In组分含量减少; 增加高度至一定值后, 量子阱厚度及In组分趋于稳定。此外, 对比垒层和阱层的厚度变化, 垒层厚度的变化幅度较阱层更为明显。
高度调节 InGaN/GaN量子阱 MOCVD MOCVD showerhead gap position InGaN/GaN MQW
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 吉林 长春130023
2 大连理工大学 物理与光电工程学院, 辽宁 大连116024
3 信息功能材料国家重点实验室 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海200050
4 浙江水晶光电科技股份有限公司, 浙江 台州318015
利用低压MOCVD系统在弯曲度值不同的蓝宝石衬底上生长了GaN基LED外延结构并制作芯片。测量了芯片的主要电学和光学参数, 并分析了衬底弯曲度值对芯片性能的影响。分析结果表明: 存在弯曲度的衬底预先弛豫了外延层中的部分应力, 改善了外延层的质量, 从而提高了LED芯片的性能。随着衬底弯曲度值的逐渐增加, 下层GaN对有源层中InGaN材料的压应力作用不断减小, 导致芯片的主波长逐渐发生蓝移。
弯曲度 残余应力 GaN GaN LED LED bow residue strain
1 大连理工大学 物理与光电学院, 辽宁 大连 116024
2 江苏新广联科技股份有限公司, 江苏 无锡 214192
3 中国科学院上海微系统与信息研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
4 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室, 吉林 长春 130012
利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底表面制备了带有p-AlGaN电子阻挡层的400 nm高性能紫光InGaN多量子阱发光二极管。制作了3种紫光LED, 分别带有不同p-AlGaN电子阻挡层结构:Al摩尔分数为9%的p-AlGaN电子阻挡层; Al摩尔分数为11%的p-AlGaN电子阻挡层; Al摩尔分数为20%的10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层。带有高浓度Al电子阻挡层的紫光LED的光输出功率高于低浓度Al电子阻挡层的紫光LED。带有10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的紫光LED的光输出功率获得了极大的提高, 在20 mA注入电流时测试得到的光输出功率为21 mW。此外, 该LED同时显示了在高注入电流下接近线性的I-L特性曲线和在LED芯片表面均匀的发光强度分布。
金属有机物化学气相沉积 紫光发光二极管 GaN发光二极管 电子阻挡层 超晶格 metal organic chemical vapor deposition violet light emitting diodes GaN light emitting diodes electron blocking layer super lattice
1 集成光电子学国家重点联合实验室 吉林大学电子科学与工程学院， 吉林 长春130012
2 大连理工大学 物理与光电工程学院， 辽宁 大连116024
采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备出晶体质量较好的透明导电的ZnO/Au/ZnO(ZAZ)多层膜，其中，Au夹层是通过射频磁控溅射的方法获得。通过对Au夹层进行不同温度的退火处理，研究了Au层退火温度对ZAZ多层膜的结构特性、电学性能和光学特性的影响。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、霍尔效应测试和透射谱分析等测试手段对ZAZ多层膜的性质进行了分析。测试结果表明，在200 ℃下对Au夹层进行快速退火处理，多层膜的结构、电学和光学性质达到最优，表面等离子体效应也更明显。其中，XRD(002)衍射峰的半高宽为0.14°，电阻率为2.7×10-3 Ω·cm，载流子浓度为1.07×1020 cm-3，可见光区平均透过率为75.3%。
ZnO/Au/ZnO(ZAZ)多层膜 射频磁控溅射 退火温度 MOCVD MOCVD ZnO/Au/ZnO multilayer films RF sputtering annealing temperature
1 集成光电子国家重点联合实验室 吉林大学电子科学与工程学院， 吉林 长春130012
2 大连理工大学 物理与光电工程学院， 辽宁 大连116023
采用光辅助金属有机化学汽相沉积(PAMOCVD)法在nSiC(6H)衬底上制备出As掺杂的p型ZnO薄膜，并制备出相应的pZnO∶As/nSiC异质结器件。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)测试表明，ZnO薄膜具有较好的结构和光学特性。电流电压(IV)测试结果表明，该型异质结器件具有良好的整流特性，开启电压为5.0 V，反向击穿电压约为-13 V。正向偏压下，器件的电致发光(EL)谱表现出两个分别位于紫外和可见光区域的发光峰，通过和ZnO、SiC的PL谱对照，证实异质结器件的发光峰来源于ZnO侧的辐射复合。
As掺杂 电致发光 金属有机化学汽相沉积 Asdoping pZnO/nSiC pZnO/nSiC EL MOCVD
1 集成光电子学国家重点联合实验室 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 大连理工大学 物理与光电工程学院, 辽宁 大连 116024
利用GaAs夹层掺杂的新方法, 采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术, 通过控制生长温度, 在蓝宝石衬底上成功制备出As掺杂的p型ZnMgO薄膜。利用X射线衍射分析(XRD)、霍尔效应测试和光致发光(PL)谱等表征方法对薄膜的晶体结构、电学性能和光学特性进行分析。结果表明: 高温生长的ZnMgO薄膜具有良好的c轴取向性; 480~520 ℃时所制备的ZnMgO薄膜为p型导电, 500 ℃时所制备的样品电阻率最低, 为26.33 Ω·cm, 空穴浓度达1.638×1017 cm-3, 迁移率为1.45 cm2/(V·s); 室温PL谱显示, 制得的p型ZnMgO薄膜具有较大的紫外与可见发光峰强度比, 表明其具有良好的光学性能。
ZnMgO薄膜 p型掺杂 ZnMgO films p-type doping MOCVD MOCVD
