1 淮阴工学院 数理学院， 江苏 淮安 223003
2 东南大学 生物科学与医学工程学院， 江苏 南京 210096
绿光光源可广泛应用于固态照明、可见光通信、电子显示、光遗传学等领域。相比于蓝光LED，高性能低维绿色发光器件的设计与制备受限于绿光效率低（Green gap）和高注入电流下效率下降（Efficiency droop）两个主要问题的困扰。本文采用化学气相沉积方法（CVD）生长镓掺杂的氧化锌微米线（ZnO∶Ga MW），结合p型InGaN衬底制备了n‐ZnO∶Ga MW/p‐InGaN异质结发光二极管。该器件的输出波长为540 nm，半峰宽约为32 nm，在相对较大的注入电流下，器件发光峰位、半峰宽等发光特征参数没有明显的变化，且相对外量子效率（REQE）在较大电流下呈现出相对较小的下降，体现了较高的发光稳定性。此外，利用金纳米薄膜改善了ZnO∶Ga微米线与InGaN衬底间的接触，实现了结区界面的优化，成功提高了发光二极管的发光强度。实验结果表明，采用n‐ZnO∶Ga微米线结合p‐InGaN衬底构筑的异质结可用于制备高稳定性高亮度的微型绿光发光二极管。
绿光发光二极管 金纳米薄膜 镓掺杂氧化锌微米线 铟镓氮 相对外量子效率 green LED Au nano-film Ga doped ZnO microwire InGaN relative external quantum efficiency（REQE）
1 南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003
2 哈尔滨理工大学（威海），山东 威海 264300
3 中国船舶集团有限公司第七一三研究所，河南 郑州 450015
水下无线光通信具有的高带宽、低时延等特点，已成为水下通信的可行选择。系统发送端光源由6只绿光发光二极管(LED)构成阵列，接收端由3只光电倍增管(PMT)构成阵列，形成了6×3的多输入多输出(MIMO)传输方式。在室内10 m水槽水下信道下，实现了1 Mbps的信息传输速率。通过MATLAB软件对接收平面光功率分布仿真，最大值为−35.8 dBm。此外，测试了PMT阳极输出电压波形，并推导出阴极电流波形。理论计算得出信噪比为19.4 dB，理论误码率约为1.1×10−5。所选PMT模块理论上最小接收功率可低至1.5×10−9 W，体现出极高的探测灵敏度。最后，通过蒙特卡洛(Monte Carlo)数字仿真说明，在信噪比25 dB可达到约35 bit·s-1·Hz-1的信道容量。
水下无线光通信 MIMO 绿光LED PMT阵列 underwater wireless optical communication MIMO green LED PMT arrays 红外与激光工程
2021, 50(8): 20200382
1 上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 上海大学 新型显示技术与应用集成教育部重点实验室, 上海 200072
采用热处理烧结方法制备了含CsPbBr3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷（SiO2-Al2O3-Li2O-AlF3-LiF)。通过X射线衍射分析了玻璃的自析晶现象与量子点生长之间的关系; TEM透射电镜分析了量子点的形貌特征; 荧光光谱、吸收光谱和CIE色坐标等表征分析了量子点的发光特性。结果表明, 最佳条件制备得到的含CsPbBr3量子点的玻璃陶瓷材料可实现512 nm强绿光发射, 半峰宽22.80 nm。将该玻璃陶瓷与365 nm紫外芯片封装构建绿光发光二极管（LED), 有望替代绿色荧光粉成为新型固体发光领域的关键材料。
CsPbBr3钙钛矿量子点 玻璃陶瓷 热处理烧结 绿色LED CsPbBr3 perovskite quantum dots glass ceramic re-heat treatment green LED
南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330096
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。
绿光LED 量子垒 生长速率 外量子效率 green LED quantum barrier growth rate external quantum efficiency(EQE)
1 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
2 武汉大学 动力与机械学院, 湖北 武汉 430072
采用实验与理论模拟相结合的方法, 研究了氮化镓基绿光发光二极管(LED)中V坑对空穴电流分布的影响。首先, 实验获得了V坑面积占比不同的3种样品; 然后, 建立数值模型, 使得理论计算的外量子效率(EQE)及电压与实验测试的变化趋势相匹配, 从而确立了所用数值模型的可信性。计算结果显示: V坑改变了空穴电流的分布, 空穴电流密度在V坑处显著增加, 在平台处明显减小。进一步的分析表明: V坑面积占比在0~10%范围内, V坑空穴电流占比与V坑面积占比之间呈近线性增长(斜率为2.06), 但V坑空穴注入在整个空穴注入的过程中仍未占主导。
V坑 氮化镓 绿光LED 空穴电流分布 V-shaped pits GaN green LED hole current distribution
1 华南理工大学广东省光电工程技术研究开发中心 物理与光电学院, 广东 广州 510640
2 广州现代产业技术研究院, 广东 广州 511458
纳米柱结构是释放高In组分InGaN/GaN绿光LED量子阱层应变的有效方法。本文采用自组装的聚苯乙烯微球掩模、感应耦合等离子体干法刻蚀和KOH溶液的湿法腐蚀, 在GaN基绿光LED外延片上制备了3种高度的纳米柱结构, 通过扫描电子显微镜观察纳米柱结构的形貌, 并测试了常温和10 K低温时的光致发光谱（PL）。结果表明: 应变释放对压电场的影响显著, 使得纳米柱结构样品的内量子效率（IQE）提高, PL谱峰值波长蓝移; 应变在量子阱中的不均匀分布还使得PL谱半高全宽（FWHM）展宽。与普通平面结构相比, 高度为747 nm的纳米柱结构可使得IQE提升917%, PL谱峰值波长蓝移18 nm、FWHM展宽7 nm。另外, 纳米柱结构样品的有源区有效面积减小可使得PL谱FWHM减小。
GaN基LED 绿光LED 纳米柱结构 光致发光谱 GaN-based LED green LED nanorod structure photoluminescence spectrum
1 闽南师范大学 物理与信息工程学院, 福建 漳州 363000
2 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
在Si衬底上外延生长了3种不同量子垒结构的绿光外延片并制作成垂直结构芯片, 3种量子垒结构分别为GaN、In0.05Ga0.95N/Al0.1Ga0.9N/In0.05Ga0.95N、In0.05Ga0.95N/GaN/In0.05Ga0.95N, 对应的3种芯片样品为A、B、C, 研究了3种样品的变温电致发光特性。垒结构的改变虽然对光功率影响很小, 但是在光谱性能上会引起显著改变, 结果如下: 在低温(13 K)大电流下, 随着电流密度的增大, 样品的EL谱峰值波长蓝移更为显著, 程度依次为B>A≈C; 在高温(300 K)小电流下, 随着电流密度的增大, 样品EL谱的峰值波长蓝移程度的大小依次为A>B>C。在同一电流下, 随着温度的升高, 样品在大部分电流下的EL谱峰值波长出现“S”型波长漂移, 在极端电流下又表现出不同的漂移情况。这些现象与局域态、应力、压电场、禁带宽度等因素有关。
垒结构 绿光LED 电致发光 硅衬底 quantum barrier structure green LED electroluminescence Si substrate MOCVD MOCVD
1 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640
2 江门市奥伦德光电有限公司, 江门 529000
InGaN绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量, InN与GaN之间较大的晶格失配度使得该结构的稳定性下降。由于量子阱结构生长完成之后的p型GaN的生长温度要远高于量子阱结构生长温度, 因此, p型GaN的生长过程对多量子阱质量有重大影响。论文探讨了p型GaN的生长温度与厚度对绿光LED的材料结构及器件性能的影响。研究发现, p-GaN过高的生长温度和过大的厚度都能加剧多量子阱结构中In组分的波动, 使得发光峰宽化, 同时降低绿光量子阱的发光效率。论文据此提出了优化的p型GaN生长温度与厚度, 探讨了量子阱保护层对InGaN绿光LED性能的影响, 该结构有利于增强绿光LED发光波长的稳定性。
绿光LED p型GaN 外延生长 X射线衍射 InGaN InGaN green LED p-GaN epitaxial growth X-ray diffraction
面对即将来临的半导体固态照明(SSL)技术革命，蓝、绿光LED芯片技术在过去关键的20年中所走过的历程是值得认真回顾的。文章简要介绍了SSL技术的材料物理基础以及器件的基本光电参数特征，在此基础上回顾了该技术发展历程的关键节点。针对该技术核心应用领域——固态节能照明发展的需要，对未来技术发展趋势也做了展望。
半导体固态照明 蓝、绿光LED 材料物理 技术回顾 SSL blue and green LED materials physics technology review
1 南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心, 江西 南昌 330047
2 晶能光电(江西)有限公司, 江西 南昌 330096
对本实验室在Si (111) 衬底上MOCVD法生长的芯片尺寸为400 μm×600 μm功率型绿光LED的光电性能进行研究。带有银反射镜的LED在20 mA的电流下正向工作电压为3.59 V, 主波长518 nm, 输出光功率为7.3 mW, 90 mA下达到28.2 mW, 发光功率效率为7.5%, 光输出饱和电流高达600 mA。在200 mA电流下加速老化216 h, 有银反射镜的LED光衰小于无银反射镜的LED, 把这一现象归结于Ag反射镜在提高出光效率的同时, 降低了芯片本身的温度。本器件有良好的发光效率、光衰和光输出饱和电流等综合特性表明, Si衬底GaN基绿光LED具有诱人的发展前景。
光学材料 Ag反射镜 加速老化 Si衬底 绿光LED
