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InGaN/GaN超晶格厚度对Si衬底GaN基蓝光发光二极管光电性能的影响

齐维靖 张萌 潘拴 王小兰 张建立 江风益

InGaN/GaN超晶格厚度对Si衬底GaN基蓝光发光二极管光电性能的影响

齐维靖, 张萌, 潘拴, 王小兰, 张建立, 江风益
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  • 采用有机金属化学气相沉积技术在Si(111)衬底上生长蓝光多量子阱发光二极管(LED) 结构, 通过在量子阱下方分别插入两组不同厚度的InGaN/GaN超晶格, 比较了超晶格厚度对LED光电性能的影响. 结果显示: 随超晶格厚度增加, 样品的反向漏电流加剧; 300 K下电致发光仪测得随着电流增加, LED发光光谱峰值的蓝移量随超晶格厚度增加而减少, 但不同超晶格厚度的两个样品在300 K下的电致发光强度几乎无差异. 结合高分辨X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品的位错密度和V形坑特征分析, 明确了两样品反向漏电流产生巨大差异的原因是由于超晶格厚度大的样品具有更大的V形坑和V形坑密度, 而V形坑可作为载流子的优先通道, 使超晶格更厚的样品反向漏电流加剧. 通过对样品非对称(105)面附近的X射线衍射倒易空间图分析, 算得超晶格厚度大的样品其InGaN量子阱在GaN上的弛豫度也大, 即超晶格厚度增加有利于减小InGaN量子阱所受的应力. 综合以上影响LED发光效率的消长因素, 导致两样品最终的发光强度相近.
      通信作者: 张萌, tiegang_zm@sina.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 21405076)资助的课题.
    [1]

    Wierer Jr J J, Koleske D D, Lee S R 2012 Appl. Phys. Lett. 100 111119

    [2]

    Liu L, Wang L, Li D, Liu N Y, Li L, Cao W Y, Yang W, Wan C H, Chen W H, Du W M, Hu X D, Feng Z C 2011 J. Appl. Phys. 109 073106

    [3]

    Kwon S Y, Kim H J, Na H, Kim Y W, Seo H C, Kim H J, Shin Y, Yoon E, Park Y S 2006 J. Appl. Phys. 99 044906

    [4]

    Li T, Wei Q Y, Fischer A M, Huang J Y, Huang Y U, Ponce F A, Liu J P, Lochner Z, Ryou J H, Dupuis R D 2013 Appl. Phys. Lett. 102 041115

    [5]

    Huang C F, Liu T C, Lu Y C, Shiao W Y, Chen Y S, Wang J K, Lu C F, Yang C C 2008 J. Appl. Phys. 104 123106

    [6]

    Xing Y H, Deng J, Han J, Li J J, Shen G C 2009 Acta Phys. Sin. 58 590 (in Chinese) [邢艳辉, 邓军, 韩军, 李建军, 沈光池 2009 物理学报 58 590]

    [7]

    Tsai C L, Fan G C, Lee Y S 2010 Appl. Phys. A 104 319

    [8]

    Noh Y K, Kim M D, Oh J E 2011 J. Appl. Phys. 110 123108

    [9]

    Cai J X, Sun H Q, Zheng H, Zhang P J, Guo Z Y 2014 Chin. Phys. B 23 058502

    [10]

    Kim K S, Kim J H, Jung S J, Park Y J, Cho S N 2010 Appl. Phys. Lett. 96 091104

    [11]

    Zhuo X J, Zhang J, Li D W, Yi H X, Ren Z W, Tong J H, Wang X F, Chen X, Zhao B J, Wang W L, Li S T 2014 Chin. Phys. B 23 068502

    [12]

    Ryu H Y, Choi W J 2013 J. Appl. Phys. 114 173101

    [13]

    Mao Q H, Jiang F Y, Chen H Y, Zheng C D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8078 (in Chinese) [毛清华, 江风益, 陈海英, 郑畅达 2010 物理学报 59 8078]

    [14]

    Wu X M, Liu J L, Xiong C B, Zhang J L, Quan Z J, Mao Q H, Jiang F Y 2013 J. Appl. Phys. 114 103102

    [15]

    Kozodoy P, Ibbetson J P, Marchand H, Fini P T, Keller S, Speck J S, DenBaars S P, Mishra U K 1998 Appl. Phys. Lett. 73 975

    [16]

    Le L C, Zhao D G, Jiang D S, Li L, Wu L L, Chen P, Liu Z S, Yang J, Li X J, He X G, Zhu J J, Wang H, Zhang S M, Yang H 2013 J. Appl. Phys. 114 143706

    [17]

    Heinke H, Kirchner V, Einfeldt S, Hommel D 2000 Appl. Phys. Lett. 77 2145

    [18]

    Gallinat C S, Koblmller G, Wu F, Speck J S 2010 J. Appl. Phys. 107 053517

    [19]

    Wu X M 2014 Ph. D. Dissertation (Nanchang: Nanchang University) (in Chinese) [吴小明 2014 博士学位论文 (南昌: 南昌大学)]

    [20]

    Progl C L, Parish C M, Vitarelli J P, Russell P E 2008 Appl. Phys. Lett. 92 242103

    [21]

    Chen Y, Takeuchi T, Amano H, Akasaki I, Yamada N, Kaneko Y, Wang S Y 1998 Appl. Phys. Lett. 72 710

    [22]

    Chang C Y, Li H, Shih Y T, Lu T C 2015 Appl. Phys. Lett. 106 091104

    [23]

    Won D, Weng X, Redwing J M 2010 J. Appl. Phys. 108 093511

    [24]

    Rhode S, Fu W, Moram M, Massabuau F P, Kappers M, McAleese C, Oehler F, Humphreys C, Dusane R, Sahonta S L 2014 J. Appl. Phys. 116 103513

    [25]

    Cheong M G, Yoon H S, Choi R J, Kim C S, Yu S W, Hong C H, Suh E K, Lee H J 2001 J. Appl. Phys. 90 5642

    [26]

    Florescu D I, Ting S M, Ramer J C, Lee D S, Merai V N, Parkeh A, Lu D, Armour E A 2003 Appl. Phys. Lett. 83 33

    [27]

    Yoshikawa M, Murakami M, Ishida H, Harima H 2009 Appl. Phys. Lett. 94 131908

    [28]

    Pereira S, Correia M R, Pereira E, O'Donnell K P, Alves E, Sequeira A D, Franco N, Watson I M, Deatcher C J 2002 Appl. Phys. Lett. 80 3913

    [29]

    Shiao W Y, Huang C F, Tang T Y, Huang J J, Lu Y C, Chen C Y, Chen Y S, Yang C C 2007 J. Appl. Phys. 101 113503

  • [1]

    Wierer Jr J J, Koleske D D, Lee S R 2012 Appl. Phys. Lett. 100 111119

    [2]

    Liu L, Wang L, Li D, Liu N Y, Li L, Cao W Y, Yang W, Wan C H, Chen W H, Du W M, Hu X D, Feng Z C 2011 J. Appl. Phys. 109 073106

    [3]

    Kwon S Y, Kim H J, Na H, Kim Y W, Seo H C, Kim H J, Shin Y, Yoon E, Park Y S 2006 J. Appl. Phys. 99 044906

    [4]

    Li T, Wei Q Y, Fischer A M, Huang J Y, Huang Y U, Ponce F A, Liu J P, Lochner Z, Ryou J H, Dupuis R D 2013 Appl. Phys. Lett. 102 041115

    [5]

    Huang C F, Liu T C, Lu Y C, Shiao W Y, Chen Y S, Wang J K, Lu C F, Yang C C 2008 J. Appl. Phys. 104 123106

    [6]

    Xing Y H, Deng J, Han J, Li J J, Shen G C 2009 Acta Phys. Sin. 58 590 (in Chinese) [邢艳辉, 邓军, 韩军, 李建军, 沈光池 2009 物理学报 58 590]

    [7]

    Tsai C L, Fan G C, Lee Y S 2010 Appl. Phys. A 104 319

    [8]

    Noh Y K, Kim M D, Oh J E 2011 J. Appl. Phys. 110 123108

    [9]

    Cai J X, Sun H Q, Zheng H, Zhang P J, Guo Z Y 2014 Chin. Phys. B 23 058502

    [10]

    Kim K S, Kim J H, Jung S J, Park Y J, Cho S N 2010 Appl. Phys. Lett. 96 091104

    [11]

    Zhuo X J, Zhang J, Li D W, Yi H X, Ren Z W, Tong J H, Wang X F, Chen X, Zhao B J, Wang W L, Li S T 2014 Chin. Phys. B 23 068502

    [12]

    Ryu H Y, Choi W J 2013 J. Appl. Phys. 114 173101

    [13]

    Mao Q H, Jiang F Y, Chen H Y, Zheng C D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8078 (in Chinese) [毛清华, 江风益, 陈海英, 郑畅达 2010 物理学报 59 8078]

    [14]

    Wu X M, Liu J L, Xiong C B, Zhang J L, Quan Z J, Mao Q H, Jiang F Y 2013 J. Appl. Phys. 114 103102

    [15]

    Kozodoy P, Ibbetson J P, Marchand H, Fini P T, Keller S, Speck J S, DenBaars S P, Mishra U K 1998 Appl. Phys. Lett. 73 975

    [16]

    Le L C, Zhao D G, Jiang D S, Li L, Wu L L, Chen P, Liu Z S, Yang J, Li X J, He X G, Zhu J J, Wang H, Zhang S M, Yang H 2013 J. Appl. Phys. 114 143706

    [17]

    Heinke H, Kirchner V, Einfeldt S, Hommel D 2000 Appl. Phys. Lett. 77 2145

    [18]

    Gallinat C S, Koblmller G, Wu F, Speck J S 2010 J. Appl. Phys. 107 053517

    [19]

    Wu X M 2014 Ph. D. Dissertation (Nanchang: Nanchang University) (in Chinese) [吴小明 2014 博士学位论文 (南昌: 南昌大学)]

    [20]

    Progl C L, Parish C M, Vitarelli J P, Russell P E 2008 Appl. Phys. Lett. 92 242103

    [21]

    Chen Y, Takeuchi T, Amano H, Akasaki I, Yamada N, Kaneko Y, Wang S Y 1998 Appl. Phys. Lett. 72 710

    [22]

    Chang C Y, Li H, Shih Y T, Lu T C 2015 Appl. Phys. Lett. 106 091104

    [23]

    Won D, Weng X, Redwing J M 2010 J. Appl. Phys. 108 093511

    [24]

    Rhode S, Fu W, Moram M, Massabuau F P, Kappers M, McAleese C, Oehler F, Humphreys C, Dusane R, Sahonta S L 2014 J. Appl. Phys. 116 103513

    [25]

    Cheong M G, Yoon H S, Choi R J, Kim C S, Yu S W, Hong C H, Suh E K, Lee H J 2001 J. Appl. Phys. 90 5642

    [26]

    Florescu D I, Ting S M, Ramer J C, Lee D S, Merai V N, Parkeh A, Lu D, Armour E A 2003 Appl. Phys. Lett. 83 33

    [27]

    Yoshikawa M, Murakami M, Ishida H, Harima H 2009 Appl. Phys. Lett. 94 131908

    [28]

    Pereira S, Correia M R, Pereira E, O'Donnell K P, Alves E, Sequeira A D, Franco N, Watson I M, Deatcher C J 2002 Appl. Phys. Lett. 80 3913

    [29]

    Shiao W Y, Huang C F, Tang T Y, Huang J J, Lu Y C, Chen C Y, Chen Y S, Yang C C 2007 J. Appl. Phys. 101 113503

  • [1] 张爽, 赵德刚, 刘宗顺, 朱建军, 张书明, 王玉田, 段俐宏, 刘文宝, 江德生, 杨辉. 穿透型V形坑对GaN基p-i-n结构紫外探测器反向漏电的影响. 物理学报, 2009, 58(11): 7952-7957. doi: 10.7498/aps.58.7952
    [2] 范 隆, 郝 跃. 辐射感生应力弛豫对AlmGa1-mN/GaN HEMT电学特性的影响. 物理学报, 2007, 56(6): 3393-3399. doi: 10.7498/aps.56.3393
    [3] 马本堃. 自旋-晶格弛豫. 物理学报, 1965, 123(7): 1419-1436. doi: 10.7498/aps.21.1419
    [4] 李建华, 麦振洪, 崔树范. 应变弛豫InGaAs/GaAs超晶格的X射线双晶衍射及形貌研究. 物理学报, 1993, 42(9): 1485-1490. doi: 10.7498/aps.42.1485
    [5] 梁宇宏, 李红娟, 尹辑文. 晶格弛豫方法研究PbSe量子点的带内弛豫过程. 物理学报, 2019, 68(12): 127301. doi: 10.7498/aps.68.20190187
    [6] 熊诗杰. 具有调制分布复合中心的非晶半导体超晶格中载流子的弛豫过程. 物理学报, 1986, 35(12): 1624-1633. doi: 10.7498/aps.35.1624
    [7] 孙伟峰, 郑晓霞. 第一原理研究界面弛豫对InAs/GaSb超晶格界面结构、能带结构和光学性质的影响. 物理学报, 2012, 61(11): 117301. doi: 10.7498/aps.61.117301
    [8] 黄武汉, 林福成, 楼祺洪. 红宝石中自旋—晶格弛豫直接过程的计算. 物理学报, 1965, 124(8): 1500-1510. doi: 10.7498/aps.21.1500
    [9] 郑伟谋, 王昌衡. 弛豫表面的晶格振动不稳定性. 物理学报, 1981, 30(9): 1242-1248. doi: 10.7498/aps.30.1242
    [10] 刘红侠, 郝跃. 应力导致的薄栅氧化层漏电流瞬态特性研究. 物理学报, 2001, 50(9): 1769-1773. doi: 10.7498/aps.50.1769
    [11] 汤昌国, 董太乾, 郑乐民. Rb87原子基态超精细0—0跃迁的章动和弛豫现象. 物理学报, 1983, 32(7): 829-837. doi: 10.7498/aps.32.829
    [12] 于志刚, 黄青锋, 孙鑫. 高分子光激发的超快过程与弛豫. 物理学报, 1993, 42(11): 1822-1829. doi: 10.7498/aps.42.1822
    [13] 李景德. 热电弛豫效应. 物理学报, 1984, 33(11): 1563-1568. doi: 10.7498/aps.33.1563
    [14] 费浩生, 韩力, 陈肖慧, 赵家龙. 用激光频域技术研究CS2分子的超快速弛豫过程. 物理学报, 1991, 40(9): 1456-1459. doi: 10.7498/aps.40.1456
    [15] 韩元春, 包特木尔巴根. 水溶性TGA-CdTe量子点的超快弛豫动力学过程探究. 物理学报, 2015, 64(11): 113201. doi: 10.7498/aps.64.113201
    [16] 甘子钊. 硅中空穴与核的超精细作用及p型硅的核磁弛豫. 物理学报, 1965, 120(4): 691-706. doi: 10.7498/aps.21.691
    [17] 王仁智, 柯三黄, 黄美纯. 不同晶向、厚度的超晶格界面的平均键能行为. 物理学报, 1994, 43(12): 2023-2030. doi: 10.7498/aps.43.2023
    [18] 刘红侠, 郑雪峰, 郝 跃. 闪速存储器中应力诱生漏电流的产生机理. 物理学报, 2005, 54(12): 5867-5871. doi: 10.7498/aps.54.5867
    [19] 章立源, 王怀玉, 王恩哥. 应力对(GaP)1/(InP)1(111)超晶格体内和表面电子结构的影响. 物理学报, 1991, 40(3): 459-468. doi: 10.7498/aps.40.459
    [20] 孙其诚, 刘传奇, 周公旦. 颗粒介质弹性的弛豫. 物理学报, 2015, 64(23): 236101. doi: 10.7498/aps.64.236101
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-30
  • 修回日期:  2016-01-12
  • 刊出日期:  2016-04-05

InGaN/GaN超晶格厚度对Si衬底GaN基蓝光发光二极管光电性能的影响

  • 1. 南昌大学, 国家硅基LED工程技术研究中心, 南昌 330047;
  • 2. 南昌大学材料科学与工程学院, 南昌 330031
  • 通信作者: 张萌, tiegang_zm@sina.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 21405076)资助的课题.

摘要: 采用有机金属化学气相沉积技术在Si(111)衬底上生长蓝光多量子阱发光二极管(LED) 结构, 通过在量子阱下方分别插入两组不同厚度的InGaN/GaN超晶格, 比较了超晶格厚度对LED光电性能的影响. 结果显示: 随超晶格厚度增加, 样品的反向漏电流加剧; 300 K下电致发光仪测得随着电流增加, LED发光光谱峰值的蓝移量随超晶格厚度增加而减少, 但不同超晶格厚度的两个样品在300 K下的电致发光强度几乎无差异. 结合高分辨X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品的位错密度和V形坑特征分析, 明确了两样品反向漏电流产生巨大差异的原因是由于超晶格厚度大的样品具有更大的V形坑和V形坑密度, 而V形坑可作为载流子的优先通道, 使超晶格更厚的样品反向漏电流加剧. 通过对样品非对称(105)面附近的X射线衍射倒易空间图分析, 算得超晶格厚度大的样品其InGaN量子阱在GaN上的弛豫度也大, 即超晶格厚度增加有利于减小InGaN量子阱所受的应力. 综合以上影响LED发光效率的消长因素, 导致两样品最终的发光强度相近.

English Abstract

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