《InGaN基藍綠光LED外延材料與器件的研究》是依託太原理工大學，由李學敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：InGaN基藍綠光LED外延材料與器件的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李學敏
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
藍、綠光LED有源區的InGaN/GaN量子阱中，GaN與襯底間存在著較大的晶格失配及熱失配，阻礙了藍、綠光LED發光效率提高。本項目以減小有源區中的壓電極化場和位錯密度從而提高發光效率為目標，提出用InGaN代替GaN基LED結構中普遍使用的GaN形核層和非故意摻雜層，並生長以InxGa1-xN/InyGa1-yN量子阱充當有源區的藍、綠光LED結構，研究：1 InGaN形核層和非故意摻雜InGaN層的位錯生成、發展機制；2 高晶體質量和高電導率的n-InGaN和p-InGaN層的生長和摻雜機理；3 以InxGa1-xN/InyGa1-yN為有源區的藍、綠光LED的設計、生長；4 InxGa1-xN/InyGa1-yN為有源區藍、綠光LED的發光性質和效率驟降效應與其In組分、微結構的關係。本項目有助於理解以InGaN代替藍、綠光LED中GaN層後LED的生長過程和發光機制。
結題摘要
本項目以減小藍、綠光LED有源區中的壓電極化場和位錯密度從而提高器件發光效率為目標，從材料生長與表征、器件結構生長與光電性能測試、器件性能理論計算三方面展開研究。利用金屬有機化學氣相沉積方法生長了不同In組分的InxGa1-xN外延薄膜、多量子阱結構和LED器件，揭示了III族氮化物外延薄膜生長過程中位錯生成、發展過程；研究了形核層、生長溫度、前驅體比例等參數對外延薄膜生長質量（表面形貌、位錯密度等）和光學性質的影響規律，發展了降低位錯密度的薄膜生長技術；研究了矽、鎂摻雜對n型和p型半導體功能層薄膜光學、電學性質的影響規律，並闡明了相關規律的產生機制，確定了最佳摻雜比例；發現了在高In組分綠光多量子阱結構生長過程中生長模式的轉變以及量子點的產生，通過調控低維量子結構使發光內量子效率提高了4倍以上；研究了插入層、量子阱厚度等參數對藍光LED多量子阱質量和器件性能的影響規律，通過改變插入層厚度實現了對V形坑尺寸的調控，並改善了載流子注入效率，進而提高了LED的發光效率；理論研究了穿透位錯密度和界面結構（極化場強度）對LED器件光電特性的影響規律，並闡明了影響機制。本項目的研究成果加深了對III族氮化物薄膜生長規律和LED器件發光機制的理解，豐富了晶體生長理論，所發展的外延生長技術為生長滿足高性能LED器件乃至雷射器件使用要求的高質量III族氮化物薄膜材料奠定了基礎。
