关于InGaN/GaN多量子阱结构内量子效率的研究

王雪松; 冀子武; 王绘凝; 徐明升; 徐现刚; 吕元杰; 冯志红

doi:10.7498/aps.63.127801

摘要

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底（0001）面生长了InGaN/GaN多量子阱结构，并测量了其荧光（PL）光谱的峰位能量和发光效率对温度和注入载流子密度的依赖性. 结果显示，该样品PL 的峰位能量对温度的依赖性是“S形”的（降低-增加-降低），并且最大发光效率出现在50 K左右. 前者反映了InGaN阱层中势能的非均一性和载流子复合的局域特征，后者则表明了将极低温度下的内量子效率设定为100%的传统界定方法应当被修正. 进一步的研究结果显示，发光效率不仅是温度的函数，同时也是注入载流子密度的函数. 为此我们对传统的基于PL光谱测量来确定某结构（或器件）内量子效率的方法进行了修正：在不同温度下测量发光效率对注入载流子密度的依赖性，并将发光效率的最大值设为内量子效率是100%，这样，其他温度点和注入载流子密度点所对应的内量子效率也就随之确定.

关键词:

Abstract

The InGaN/GaN multiple quantum wells are grown on a (0001)-oriented sapphire by using metalorganic chemical vapor deposition. Dependences of the photoluminescence (PL) peak energy and PL efficiency on injected carrier density and temperature are studied. The results show that the temperature-dependent behavior of the peak energy is in the manner of decrease-increase-decrease (S-shaped), and the maximum of the PL efficiency is observed at about 50 K. The former is attributed to the potential inhomogeneity and local characteristics of the carrier recombination in the InGaN matrix. The latter indicates that the traditional method that the internal quantum efficiency (IQE) is considered to be 100% at low temperature, should be corrected. Furthermore, it is found that the IQE depends on not only temperature but also injected carrier density. Based on the above discussion, an improved method of setting the IQE, i.e., measuring the dependence of PL efficiency is proposed.

Keywords:

作者及机构信息

1.
山东大学物理学院, 济南 250100;

2.
山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100;

3.
河北半导体研究所, 专用集成电路国家级重点实验室, 石家庄 050051

基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金（批准号：20120131110006）、山东省科技发展计划（批准号：2013GGX10221）和国家自然科学基金（批准号：61306113）资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Physics, Shandong University, Jinan 250100, China;

2.
State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China;

3.
National Key Laboratory of Application Specific Integrated Circuit (ASIC), Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China

Funds: Project supported by the Specialized Rsearch Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20120131110006), the Key Science and Technology Program of Shangdong Province, China (Grant No. 2013GGX10221), and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61306113).

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施引文献

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