LM-IAI量子阱势垒GaN基LED性能提升研究

1 下载量 49 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 790KB PDF 举报
"这篇文章主要探讨了GaN基发光二极管(LED)中采用晶格匹配InGaN / AlInN / InGaN量子阱势垒(LM-IAI)的设计,通过数值模拟分析了其性能提升的原因和潜力。" 在半导体照明领域,GaN基LED因其高效、节能的特性而广泛应用。传统的GaN基LED通常采用GaN作为势垒材料,然而,由于晶格失配问题,可能导致器件性能下降,如内部量子效率(IQE)低和发射功率不足。针对这一问题,该研究提出了一种新型设计,即使用晶格匹配InGaN / AlInN / InGaN量子阱势垒,以减少晶格失配带来的负面影响。 作者通过数值模拟研究了这种LM-IAI结构对LED性能的影响。模拟结果显示,这种设计能够显著提高LED的IQE和发射功率。其中,量子限制的Stark效应的缓解是关键因素之一。量子限制的Stark效应会导致能级分裂,影响载流子的束缚状态,而LM-IAI结构能有效减轻这一效应,从而改善光发射效率。 此外,LM-IAI结构还抑制了电子泄漏现象,这是另一个导致传统GaN基LED性能下降的重要原因。电子泄漏会降低载流子在量子阱中的停留时间,减少辐射复合,因此,抑制电子泄漏能增加光输出。 更进一步,研究发现通过移除电子阻挡层,LM-IAI结构的GaN基LED性能还能得到提升。这是因为移除电子阻挡层可以增强空穴注入效率,空穴的高效注入能促进更多的电荷复合,进而提高辐射复合率。同时,空穴注入效率的提高也减少了整体的俄歇复合,俄歇复合是一种非辐射复合过程,会降低LED的发光效率。 采用晶格匹配InGaN / AlInN / InGaN量子阱势垒的GaN基LED设计能够有效解决传统LED存在的问题,提高内部量子效率和发射功率,是LED技术的一种创新改进。未来的研究可能会继续探索优化这种结构的具体方法,以及如何将这些理论成果应用于实际制造过程中,以实现更高效、更稳定的LED器件。