490nmGaN基青光LED的关键技术研究

The research of luminescence wavelength 490nm GaN-based LED will make up for the ordinary LED light spectrum lack of glaucoma, provide the important base of the production of high-quality solar spectrum of LED lighting. However, the current GaN-based LED with the wavelength of lengthening, luminous efficiency from 460nm to 490nm drop a lot, hinder the application of glaucoma LED. In order to improve the luminous efficiency of GaN-based glaucoma LED, the effects of prestressing layer, quantum well structure and V-pits on the luminescence characteristics of LED were studied. The research methods include: 1) The growth method of InGaN quantum well, including the use of Si substrate to introduce the tensile stress, increase the growth temperature, the use of V pit structure enhancing the hole injection and shielding the dislocation in the quantum wells, etc .; 2) the effect of the stress on GaN-based LED luminous characteristics. It is expected that through the device structure design, material growth, device fabrication and testing, it is found that the luminous efficiency decreases with the wavelength, and finally the GaN-based glaucoma LED with internal quantum efficiency greater than 70% is obtained.

发光波长490nmGaN基LED的研究将弥补目前普通LED照明灯光谱缺失青光的不足，为制作高品质类太阳光谱的LED照明提供了重要基础。然而目前GaN基LED存在随波长增长，发光效率由蓝光460nm至清光490nm下降很多，阻碍了青光LED的应用。本项目以提高GaN基青光LED发光效率为目的，研究预应力层、量子阱结构以及V坑等对LED发光特性的影响。研究内容：1）青光LED的InGaN量子阱的生长方法, 包括利用Si衬底引入的张应力，提高生长温度，采用V坑结构增强空穴注入，屏蔽位错等; 2）应力对InGaN基青光LED发光特性的影响。期望通过器件结构设计、材料生长、器件制作与测试，找出发光效率随波长下降的原因，最终获得内量子效率大于70%的GaN基青光LED。

发光波长490nmGaN基LED的研究将弥补目前普通LED照明灯光谱缺失青光的不足，为制作高品质类太阳光谱的LED照明提供了重要基础。然而目前GaN基LED存在随波长增长，发光效率由蓝光460nm至清光490nm下降很多，阻碍了青光LED的应用。本项目以提高GaN基青光LED发光效率为目的，研究预应力层、量子阱垒结构以及V坑等对LED发光特性的影响。. 项目实施阶段主要集中在以下几个方面：.（一）研究含V形坑的LED结构中预应力层InGaN/GaN超晶格个数、量子阱阱垒个数对LED的光电性能影响研究，研究发现V形坑有助于空穴注入。其输运过程受工作温度、电流密度和V形坑尺寸影响较大。同时研究了量子阱阱垒个数对LED的光电性能的影响，研究发现阱垒个数多的样品表面出现未合并的V形坑，反向漏电流更大。其外量子效率随着量子阱个数增多先增大而后减小，这可能与量子阱中V形坑的面积占比有关。.（二） 研究阱后cap层厚度及量子垒的生长温度对含V形坑的GaN基LED的光电性能的影响，通过测试与分析发现，cap层厚度合适使得阱垒界面质量改善，同时界面质量改善可提高载流子的限制效应。同时也研究了含V形坑GaN基LED的可靠性，探索在通电老化后产生的光衰与非辐射复合中心的增殖以及载流子注入途径发生变化有关。.（三） 研究了量子垒中AlGaN插入层对含V形坑的GaN基LED的光电性能影响，尤其是AlGaN层对载流子的限制、分布等的影响机制，通过调整垒中插入AlGaN层的个数以及Al组分、厚度等获得了高光效的青光LED。.（四） 通过以上技术优化LED结构之后获得的青光LED通过变温电致发光测试其内量子效率84%左右。.目前青光LED已批量生产开始销售，应用在捕鱼灯以及多基色舞台灯等市场。除此之外相关V型坑增强空穴注入、阱垒界面处理以及AlGaN限制载流子等经验理论应用到长波长（黄光，红橙光）的InGaN-LED中，获得了高光效的黄光、红橙光LED，促进全光谱mocro-led时代早日到来。