【半导体物理-精】蓝光LED.pptVIP

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HVPE通过化学气相沉积的方法来获得薄膜,其通常是采用热壁反应室。而这种技术的生长过程一般分为两步,首先是使HCl气体流过高温(750~900℃)的金属Ga,反应生成GaCl2;然后GaCl2被输送到衬底表面与NH3在900~1100℃条件下反应,得到GaN薄膜材料。分子束外延技术有两个分支:气源分子束外延和金属有机分子束外延,它是一种非常精确的超真空蒸发系统。对于气源分子束外延技术而言。它是直接将Ga或Al的分子束作为III族源,而以NH3作为N源,然后可以在低温环境下在衬底表面反应生成氮化物。这种方法可以实现低温生长GaN薄膜材料外延生长过程中的III族金属源为金属有机化合物,E]]MO源,其以气态形式进入反应腔之后在反应腔中发生化学反应,最后反应生成的半导体材料分子沉积在衬底表面。通过MOCVD方法外延生长出的GaN材料的质量最好,得到的器件良率较高,是目前应用最多外延方法。由于LED的发光是通过电子和空穴的辐射复合而产生的,所以LED的中电子和空穴的复合几率的大小直接决定着器件的发光效率的高低,为了使器件具有很好的光电特性,应该使电子和空穴的复合几率尽可能的增大。我们知道,在对器件进行『F向偏压时,电子和空穴将分别从N区和P区向对方区域迁移,且电子的迁移率几乎是空穴迁移率的10倍以上。所以当器件加载驱动时,电子将以非常快的速度迁移到P区与空穴复合。对于器件的设计,最终的目的是使器件有较好的光电特性。从微观角度考虑就是有更多的电子一空穴对数的复合方式为辐射复合。这样在同样的空穴浓度情况下,增加电子的浓度,将会增加电子空穴的复合对数。为使IV特性,内量子效率得到优化和提高,可通过对垒中掺In,以及减小势垒及势阱宽度来实现提高自发发光谱峰值强度,可通过减小阱宽和垒中掺In来调节;为减小波长红移现象,可通过减小阱宽进行调节。这样不但可以减小生产成本,还可以提高芯片的整体光电性质,在减薄垒宽和阱宽的过程中,也可以减小芯片体材料对光子的吸收,使更多的光子能够从芯片内部溢出,提高芯片的稳定性及光特性。基于ZnS的蓝光LED概述ZnS材料的禁带宽度为Eg=3.66eV,对应于紫外光波段。要想获得室温下的高效蓝色发光器件,就必须确保能形成深中心的掺杂条件。另一方面,ZnS属于直接带隙材料,其电子和空穴复合发光时不存在着因动量守恒而需要声子协助的问题,可以实现高效的直接带间复合跃迁,获得高效的发光。高效载流子注入以及随之而来的高效辐射复合要求有低阻的两性掺杂(如PN结)。对于ZnS而言p型掺杂是制成蓝光LED的关键。ZnS实现p型掺杂的主要困难自补偿效应掺杂剂溶解度低已知施主、受主能级激活能高在PowerPoint入门中心查找更多内容自补偿效应(self-compensationeffect)自补偿效应(self-compensationeffect)在离子化合物中,尤其是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体(例如ZnO半导体)中,由于非金属元素的蒸汽压比较大,在合成和制备晶体时,将产生较大的化学剂量比偏离,容易形成空位、间隙原子、杂质引起的缺陷。这些缺陷的存在直接影响材料的电学性质。当在这些材料中因掺杂增加载流子浓度时,材料中会自发的出现具有相反电荷的缺陷中心,以补偿自由载流子。如材料中掺入施主杂质,晶体中就会产生受主性缺陷和它补偿;如材料中掺入受主杂质,晶体中就会产生施主性缺陷和它补偿,这种现象称为自补偿效应。现有ZnS基蓝光LED技术近年来发展的离子注入、分子束外延(MBE)、金属有机化学汽相淀积(MOCVD)、汽相外延(VPE)以及稀土离子掺杂等技术,使得ZnS材料的制备与其p型掺杂都有了一定的进展,在几伏电压下发蓝光的ZnSLED已经制成。ZnS单晶制备蓝光LED制备:用高压熔融法生长ZnS单晶,将切薄的晶片在熔融的Zn+10%Al中于900℃煅烧10~24小时形成p型掺杂使其低阻化,再分割成管芯于真空中加热到400℃60~100秒使表面形成高阻,再将管芯沿中心低阻层分割为两片,在高阻面蒸Au或Ag电极,在低阻面蒸Al,I-Ga或In-Hg电极,形成欧姆接触。性能:5V正向电压下发出明亮蓝光,峰值在465nm。在低温下谱峰蓝移,且发光强度大大提高。分析认为,这种LED蓝光发射来源于施主(孤立的Al)和受主(Zn空位和Al的复合受主)对的发光,比ZnS的自激活发射强。离子注入法制造蓝光LEDZnS单晶的离子注入可以实现p型掺杂。优点:这种掺杂过程是一种非平衡过程,掺入的杂质数量只依赖于被注入离子的能量和束流;此外由于掺杂可以在较低温度下进行,这样就能防止产生会造成补偿的缺陷中心。S+注入:用10keV能量将S+注入n型ZnS晶体表面和用N2激光

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