《基於V型坑的InGaN三維量子阱生長與性能研究》是依託南昌大學，由張建立擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於V型坑的InGaN三維量子阱生長與性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張建立
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種體缺陷，V型坑通常被用來禁止InGaN量子阱中的位錯，以提高LED發光效率。本項目擬利用V型坑側壁生長三維量子阱，以改善InGaN基LED的效率droop，主要基於三方面考慮：首先，三維量子阱能增大LED發光區的面積，降低載流子密度，減輕俄歇複合；其次V型坑側壁為半極性面，量子阱中的壓電場較小；第三，利用V型坑側壁提高空穴注入，改善載流子不匹配度。以上三種因素涵蓋了目前LED效率droop機理的三種主流觀點，即俄歇複合、壓電場造成的載流子泄漏以及空穴濃度不足造成的電子溢出，針對三種droop機理均有對應的優勢。期望通過本項目的研究，在降低InGaN基LED效率droop方面取得較大的突破。
結題摘要
InGaN基LED效率隨注入電流密度增加而急劇下降的現象也被稱作效率Droop，一直以來該問題未能被較好地解決。當前，傳統的InGaN基LED材料結構在效率提升方面已接近極限，因此一些研究人員提出了半極性、非極性、核殼、量子點等新型結構試圖解決效率Droop，取得了一定的成效，但也存在各種不足。本項目提出了利用InGaN材料中的位錯形成的V形坑生長三維量子阱，期望探索V形坑對LED性能的影響，降低InGaN基LED效率droop。項目設計了V形坑完全覆蓋表面的LED外延結構，制定了V坑生長與合併的工藝條件，生長並表征了不同工藝條件對V形坑生長於合併的影響，根據材料表徵結果反覆最佳化了外延結構與工藝條件，在成熟的外延結構和工藝條件基礎上製備了含三維量子阱的LED器件，系統分析了外延結構和工藝條件對器件性能的影響。項目取得了以下重要成果：其一是揭示了V形坑的形成機理並構建了V形坑動力學模型，根據該模型，可預測工藝條件對V形坑的產生、生長、合併等演變行為的影響，進而調控V形坑的尺寸、深度、覆蓋面積、側壁厚度等參數，為V形坑技術的套用提供了重要的基礎。其二是系統研究了V形坑對載流子的輸運、分布和複合行為的影響，發現了V形坑的存在會導致“空穴泄漏”現象，與傳統LED器件中通常存在的“電子泄漏”相反，此發現豐富了LED器件物理理念。此外，項目還獲得了100A/cm2電流密度以下效率幾乎不變的LED器件，極大地改善了效率Droop。項目取得的部分成果，已套用於商業化的LED生產中進行套用。
