搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

带介质分布式Bragg反射镜结构高性能共振腔发光二极管的研究

汤益丹 沈光地 郭霞 关宝璐 蒋文静 韩金茹

引用本文:
Citation:

带介质分布式Bragg反射镜结构高性能共振腔发光二极管的研究

汤益丹, 沈光地, 郭霞, 关宝璐, 蒋文静, 韩金茹

High performance resonant cavity light emitting diode with dielectric distributed Bragg reflectors

Tang Yi-Dan, Shen Guang-Di, Guo Xia, Guan Bao-Lu, Jiang Wen-Jing, Han Jin-Ru
PDF
导出引用
  • 采用等离子体增强化学气相沉积高低频交替生长法生长了SiO2/Si3N4透明介质分布式Bragg反射镜(DDBR), 提出了对DDBR采用干、湿法并用的腐蚀方法. 采用传输矩阵法理论分析了DDBR, 得出了为满足出光增益要求的反射率和DDBR结构. 使用光致发光(PL)谱仪测量分析了DDBR反射谱和光致发光谱, 获得了使光致发光谱辐射增强的DDBR结构, 在整个光致发光谱380780 nm波段, 整体辐射增强1.058倍, 在谐振波长处辐射增强1.5倍, 半峰全宽值由23 nm变窄为10.5 nm, 获得了很好的光谱纯度. 利用最优DDBR结构制成了高性能共振腔发光二极管器件, 与普通结构相比, 实现了低开启电压1.78 V; 在20 mA注入电流下, 轴向光强提高了20%, 光功率和光效分别提高了27.7%和26.8%, 光功率衰减缓慢; 在0100 mA注入电流下, 没有明显的下降趋势, 表现出了良好的温度稳定性.
    Dielectric distributed Bragg reflectors (DDBRs) with SiO2/Si3N4 are grown by PECVD alternately. For the etching of DDBR, dry and wet etching methods are both used. The reflectivity of DDBR is calculated by transfer matrix method, and the high performance DDBR structure is fabricated to obtain optimal reliability, we find that the enhancement factor along the cavity axis and the integrated emission enhancement factor of RCLED with 1.5 RC DDBR are 1.058 and 1.5 respectively, a full width at half maximum is 10.5 nm by PL analysis. Then, high performance RCLEDs are fabricated by using an optimal DDBR structure. The devices with DDBR show many advantages: a lower turn-on voltage of 1.78 V, under 20 mA injection current, the output power and the luminous efficiency of the device with/without DDBR gain the improvements of 27.7% and 26.8% respectively, under 0-100 mA injection current, the output power has unconspicuous downtrend, better characteristic saturation of optical power and temperature stability.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号: 2006AA03A121)和国家重点基础研究发展计划(973计划) (批准号: 2006CB604902)资助的课题.
    • Funds: Project Supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA03A121) and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB604902).
    [1]

    Li J J, Yang Z, Han J, Deng J, Zou D S, Kang Y Z, Ding L, Shen G D 2009 Acta Phys. Sin. 58 6304 (in Chinese) [李建军, 杨臻, 韩军, 邓军, 邹德恕, 康玉柱, 丁亮, 沈光地 2009 物理学报 58 6304]

    [2]

    Baets R G, Delbeke D 2003 Proc. SPIE 4996 74

    [3]

    Lei P Yang C D 2008 Sciencedirect Solid-State Electronics 52 227

    [4]

    Wei J Y, Huang B B, Qin X Y, Zhang X Y, Zhang K, Yao S S, Zhu B F, Li X Y 2005 J. Optoelectron. Laser 16 1304 (in Chinese) [尉吉勇, 黄柏标, 秦晓燕, 张晓阳, 张琦, 姚书山, 朱宝富, 李宪林 2005 光电子cdot激光 16 1304]

    [5]

    Cui B F, Li J J, Zou D S, Lian P, Han J R, Wang D F, Du J Y, Liu Y, Zhao H M, Shen G D 2004 Acta Phys. Sin. 53 2150 (in Chinese) [崔碧峰, 李建军, 邹德恕, 廉鹏, 韩金茹, 王东风, 杜金玉, 刘莹, 赵慧敏, 沈光地 2004 物理学报 53 2150]

    [6]

    Xu M, Zhang Y H, Shen W Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2415 (in Chinese) [徐敏, 张月蘅, 沈文忠 2007 物理学报 56 2415]

    [7]

    Schubert E F,Wang Y H, Cho A Y, Tu LW, Zydzik G J 1992 Appl. Phys. Lett. 60 921

    [8]

    Schubert E F, Hunt N E J, Micovic M, Malik R J, Sivco D L, Cho A Y, Zydzik G J 1994 Science 265 943

    [9]

    Blondelle J, De Neve H, Borghs G, van Daele P, Demeester P, Baets R 1996 IEE Colloquium on Semiconductor Optical Microcavity Devices and Photonic Bandgaps, United Kingdam 1201

    [10]

    Wierer J J, Kellogg D A, Holonyak N 1999 Appl. Phys. Lett. 74 926

    [11]

    Ghawana K, Delbeke D, Christiaens I 2002 Proc. SPIE 4947

    [12]

    Anni M, Giglia G, Patane S, Arena A, Allegrini M, Cingolani R 2002 Physica E 13 451

    [13]

    Wang X D, Wu X M, Wang Q, Cao Y L, He G R, Tan M Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4983 (in Chinese) [王小东, 吴旭明, 王青, 曹玉莲, 何国荣, 谭满清 2006 物理学报 55 4983]

    [14]

    Stoffel A, Kovacs A, Kronast W 1996 J. Micromech. Microeng. 16 1

    [15]

    Chen Y S, Gao X Y, Gu J H, Lu J X, Wang J H, Yang S E, Zhao S L, Zheng W 2008 Chin. Phys. B 17 1394

    [16]

    Coldren L A, Thibeault B J, Hegbloom E R 1996 Appl. Phys. Lett. 68 313

  • [1]

    Li J J, Yang Z, Han J, Deng J, Zou D S, Kang Y Z, Ding L, Shen G D 2009 Acta Phys. Sin. 58 6304 (in Chinese) [李建军, 杨臻, 韩军, 邓军, 邹德恕, 康玉柱, 丁亮, 沈光地 2009 物理学报 58 6304]

    [2]

    Baets R G, Delbeke D 2003 Proc. SPIE 4996 74

    [3]

    Lei P Yang C D 2008 Sciencedirect Solid-State Electronics 52 227

    [4]

    Wei J Y, Huang B B, Qin X Y, Zhang X Y, Zhang K, Yao S S, Zhu B F, Li X Y 2005 J. Optoelectron. Laser 16 1304 (in Chinese) [尉吉勇, 黄柏标, 秦晓燕, 张晓阳, 张琦, 姚书山, 朱宝富, 李宪林 2005 光电子cdot激光 16 1304]

    [5]

    Cui B F, Li J J, Zou D S, Lian P, Han J R, Wang D F, Du J Y, Liu Y, Zhao H M, Shen G D 2004 Acta Phys. Sin. 53 2150 (in Chinese) [崔碧峰, 李建军, 邹德恕, 廉鹏, 韩金茹, 王东风, 杜金玉, 刘莹, 赵慧敏, 沈光地 2004 物理学报 53 2150]

    [6]

    Xu M, Zhang Y H, Shen W Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 2415 (in Chinese) [徐敏, 张月蘅, 沈文忠 2007 物理学报 56 2415]

    [7]

    Schubert E F,Wang Y H, Cho A Y, Tu LW, Zydzik G J 1992 Appl. Phys. Lett. 60 921

    [8]

    Schubert E F, Hunt N E J, Micovic M, Malik R J, Sivco D L, Cho A Y, Zydzik G J 1994 Science 265 943

    [9]

    Blondelle J, De Neve H, Borghs G, van Daele P, Demeester P, Baets R 1996 IEE Colloquium on Semiconductor Optical Microcavity Devices and Photonic Bandgaps, United Kingdam 1201

    [10]

    Wierer J J, Kellogg D A, Holonyak N 1999 Appl. Phys. Lett. 74 926

    [11]

    Ghawana K, Delbeke D, Christiaens I 2002 Proc. SPIE 4947

    [12]

    Anni M, Giglia G, Patane S, Arena A, Allegrini M, Cingolani R 2002 Physica E 13 451

    [13]

    Wang X D, Wu X M, Wang Q, Cao Y L, He G R, Tan M Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4983 (in Chinese) [王小东, 吴旭明, 王青, 曹玉莲, 何国荣, 谭满清 2006 物理学报 55 4983]

    [14]

    Stoffel A, Kovacs A, Kronast W 1996 J. Micromech. Microeng. 16 1

    [15]

    Chen Y S, Gao X Y, Gu J H, Lu J X, Wang J H, Yang S E, Zhao S L, Zheng W 2008 Chin. Phys. B 17 1394

    [16]

    Coldren L A, Thibeault B J, Hegbloom E R 1996 Appl. Phys. Lett. 68 313

  • [1] 赵建铖, 吴朝兴, 郭太良. 无注入型发光二极管的载流子输运模型研究. 物理学报, 2023, 72(4): 048503. doi: 10.7498/aps.72.20221831
    [2] 陈佳楣, 苏杭, 李婉, 张立来, 索鑫磊, 钦敬, 朱坤, 李国龙. 钙钛矿发光二极管光提取性能增强的研究进展. 物理学报, 2020, 69(21): 218501. doi: 10.7498/aps.69.20200755
    [3] 王党会, 许天旱. 蓝紫光发光二极管中的低频产生-复合噪声行为研究. 物理学报, 2019, 68(12): 128104. doi: 10.7498/aps.68.20190189
    [4] 瞿子涵, 储泽马, 张兴旺, 游经碧. 高效绿光钙钛矿发光二极管研究进展. 物理学报, 2019, 68(15): 158504. doi: 10.7498/aps.68.20190647
    [5] 贾博仑, 邓玲玲, 陈若曦, 张雅男, 房旭民. 利用Ag@SiO2纳米粒子等离子体共振增强发光二极管辐射功率的数值研究. 物理学报, 2017, 66(23): 237801. doi: 10.7498/aps.66.237801
    [6] 王党会, 许天旱, 王荣, 雒设计, 姚婷珍. InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管发光机理转变的低频电流噪声表征. 物理学报, 2015, 64(5): 050701. doi: 10.7498/aps.64.050701
    [7] 陈伟超, 唐慧丽, 罗平, 麻尉蔚, 徐晓东, 钱小波, 姜大朋, 吴锋, 王静雅, 徐军. GaN基发光二极管衬底材料的研究进展. 物理学报, 2014, 63(6): 068103. doi: 10.7498/aps.63.068103
    [8] 王红培, 王广龙, 倪海桥, 徐应强, 牛智川, 高凤岐. 新型量子点场效应增强型单光子探测器. 物理学报, 2013, 62(19): 194205. doi: 10.7498/aps.62.194205
    [9] 高晖, 孔凡敏, 李康, 陈新莲, 丁庆安, 孙静. 双层光子晶体氮化镓蓝光发光二极管结构优化的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 127807. doi: 10.7498/aps.61.127807
    [10] 陈焕庭, 吕毅军, 高玉琳, 陈忠, 庄榕榕, 周小方, 周海光. 功率型GaN基发光二极管芯片表面温度及亮度分布的物理特性研究. 物理学报, 2012, 61(16): 167104. doi: 10.7498/aps.61.167104
    [11] 李岩, 傅海威, 邵敏, 李晓莉. 石墨点阵柱状光子晶体共振腔的温度特性. 物理学报, 2011, 60(7): 074219. doi: 10.7498/aps.60.074219
    [12] 董雅娟, 张俊兵, 陈海涛, 曾祥华. 大功率全方位反射镜发光二极管性能研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077803. doi: 10.7498/aps.60.077803
    [13] 朱丽虹, 蔡加法, 李晓莹, 邓彪, 刘宝林. In组分渐变提高InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光性能. 物理学报, 2010, 59(7): 4996-5001. doi: 10.7498/aps.59.4996
    [14] 李为军, 张波, 徐文兰, 陆卫. InGaN/GaN多量子阱蓝色发光二极管的实验与模拟分析. 物理学报, 2009, 58(5): 3421-3426. doi: 10.7498/aps.58.3421
    [15] 李炳乾, 郑同场, 夏正浩. GaN基蓝光发光二极管正向电压温度特性研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7189-7193. doi: 10.7498/aps.58.7189
    [16] 李建军, 杨臻, 韩军, 邓军, 邹德恕, 康玉柱, 丁亮, 沈光地. 用于POF的高性能共振腔发光二极管. 物理学报, 2009, 58(9): 6304-6307. doi: 10.7498/aps.58.6304
    [17] 沈光地, 张剑铭, 邹德恕, 徐 晨, 顾晓玲. 大功率GaN基发光二极管的电流扩展效应及电极结构优化研究. 物理学报, 2008, 57(1): 472-476. doi: 10.7498/aps.57.472
    [18] 张剑铭, 邹德恕, 徐 晨, 顾晓玲, 沈光地. 电极结构优化对大功率GaN基发光二极管性能的影响. 物理学报, 2007, 56(10): 6003-6007. doi: 10.7498/aps.56.6003
    [19] 胡 瑾, 杜 磊, 庄奕琪, 包军林, 周 江. 发光二极管可靠性的噪声表征. 物理学报, 2006, 55(3): 1384-1389. doi: 10.7498/aps.55.1384
    [20] 刘乃鑫, 王怀兵, 刘建平, 牛南辉, 韩 军, 沈光地. p型氮化镓的低温生长及发光二极管器件的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1424-1429. doi: 10.7498/aps.55.1424
计量
  • 文章访问数:  5202
  • PDF下载量:  459
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-17
  • 修回日期:  2011-04-16
  • 刊出日期:  2012-01-05

/

返回文章
返回