论文部分内容阅读
从20世纪90年代初开始,世界范围内掀起了研究高亮度可见光发光二极管(LED)的热潮,以它为基础的固体照明正在迅猛发展。因为高亮度LED采用双异质结构,要求材料具有良好的晶格匹配,这个要求对用于异质结LED的材料体系提出了严格的限制。Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料,拥有优良的光电性质,化学性质非常稳定,可在高温、酸碱、辐射环境下使用,并且禁带宽度大,因此在大功率的电子器件方面颇具吸引力,已引起了国内外众多研究者的兴趣。人们最感兴趣的Ⅲ-Ⅴ族氮化物是AIN、GaN、InN及其合金,通过控制它们各自的组份,其禁带宽度可从InN的0.7eV到GaN的3.4eV直到AlN的6.2eV连续变化,覆盖了整个可见光区,并扩展到紫外范围,适合制备高亮度LED。本论文就是在这种情况下立题的,首先利用光荧光的测量方法,研究了宽禁带半导体量子阱的发光特性,比较了分别在蓝宝石和GaN衬底上生长的两组InGaN/GaN多量子阱室温下的发光性能,然后进一步分析了在GaN衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱低温下的发光特性。最后,通过AFM,变功率光致发光(PL)和阴极荧光谱(CL)的实验手段,研究了4个InGaN/GaN单量子阱的发光特性,除了生长温度,这4个样品的其它生长条件都是相同的。得到如下结论：1.在相同的激发功率密度下,GaN衬底上生长的InGaN/GaN多量子阱发光强度明显高于蓝宝石衬底上的,由此证明扩展缺陷对复合效率有很大的影响。2.在任何温度大功率激发条件下,自由载流子(或自由激子)的带边复合占主导地位,并且带边复合的强度随温度或激发功率的下降而减弱；在室温以下小功率激发条件下,局域的杂质能级引入的束缚激子复合占主导地位,其复合强度随温度或者激发功率的下降而单调上升。3.带边复合在样品温度上升或者激发功率变大时发生蓝移,而局域的束缚激子复合辐射的峰值波长,随样品温度和激发功率的变化没有明显变化。4.带边复合的半峰宽(FWHM)不随温度及激发功率变化,局域的束缚激子复合的半峰宽随激发功率增加而增加。5. InGaN系统是否会发生相分离同温度有关,同时GaN与InGaN之间的晶格失配度也影响InGaN外延层中的相分离。6.在670℃下生长的样品中,InGaN发生了相分离,形成了富InN区量子点。