第34卷，第2期 2014年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.34,No.2.pp327-330 February2014
InGaN/GaN多量子阱蓝光发光二极管老化过程中的光谱特性
代爽，于彤军*，李兴斌，袁刚成，路慧敏
北京大学介观物理与人工微结构国家重点实验室，北京大学物理学院，北京100871
在老化过程中的变化。对比老化前后的电致发光（EL)光谱，发现在注人电流1mA下的峰值波长（peak wavelength)和半高宽(FWHM)随老化时间增加而减小，变化过程分两个阶段：前期（<100h)减小速度较快，而后逐渐变缓，量现出与LEDs的发光光功率一致的变化规律，说明LEDs的等效极化电场在老化过程中减弱，这一变化和量子阱内缺陷的增加有明确的关系。通过电学特性测量发现同一结电压（V;1.8V)下的结电容C和由交流小信号I一V方法计算得到的注人电流1mA下的结电压V；随老化时间增加而增大，明确了在同等小注人电流下量子阱内的载流子浓度随老化过程增加。分析表明在老化过程中InGaN/GaN多量子阱结构蓝光发光二极管量子阱内的缺陷及其束缚的载流子数量增加，形成了增强的极化电场屏蔽效应，减弱的等效极化电场导致了量子阱的能带倾斜变小，带边辐射复合能量增大，能态密度增多，对应的发光过程的峰值波长变短（蓝移），半高宽变窄。
关键词InGaN/GaN多量子阱蓝光发光二极管；老化；电致发光谱；极化电场
中图分类号：N34
引言
文献标识码：A
DOI: 10, 3964/j issn. 1000-0593(2014 )02-0327-04
长，半峰宽等光谱性质可得到能带，载流子分布，极化电场以及外延结构中缺陷等情况。因此，进行老化过程中的光谱特性研究，有利于进一步广解LEDs性能退化的内在机制。
近几年，InGaN/GaN多量子阱LEDs技术得到了很大的提高，尤其在光功率提高方面许多研究组做了大量贡献口.。现在的蓝光LEDs的光电转换效率已经超过了 60%[3]，但影响InGaN/GaN多量子阱LEDs进一步应用的因系不仅仅是它的光功率，还有寿命。已有多不研究组关注这一问题并做了相关研究，提出了多种LEDs光功率退化的机制，包括：（1)非辐射复合缺陷的产生4}；（2)欧姆接触的退化5；(3)载流子注人量子阱的机制的改变；（4)Mg一H 络合物的产生7：（5)量子阱内局域化的In浓度的改变」：(6)环氧树脂透镜以及封装材料的退化"]。这些研究关注了老化过程中I一V特性和光功率变化，对LEDs光谱特性的变化极少受到关注。
随着生长条件以及后备工艺的改善，人们逐渐认识到 LEDs性能退化的主要原因在于有源区的量子中载流子复合过程的变化。而LEDs的电致发光光谱（EL谱)体现了态密度分布、载流子复合速率等物理因系，分析其中的峰值波
收稿日期：2013-04-17，修订日期：2013-08-15
一般认为[o]，影响GaN基LEDs光谱特性的主要因素为量子阱内的极化电场引起的量子限制Stark效应（QCSE），载流子屏蔽效应，能带填充效应，以及热效应。在小电流下量子阱内的极化电场和载流子屏蔽效应是影响发光过程主要因系：中等电流下，极化电场儿乎完全被载流子屏蔽，此时的光谱变化的主要机制是能带填充效应；在大电流下，热效应起主要作用，导致峰值波长发生红移11」。因此，小电流下的EL光谱可以反映出量子阱内的极化电场以及载流子浓度的信息，研究其在老化过程的变化，可以广解极化电场和载流子分布在LEDs性能退化中的作用。
对小注人电流(<4mA)下InGaN/GaN多量子阱结构蓝光LEDs的EL光谱特性和光功率在老化过程中的变化进行广细致的研究，通过光功率，结电容和结电压的测量分析了 EL谱在LEDs老化过程中变化的物理机制，为提高InGaN/ GaN多量子阱LEDs性能稳定性提供了基础。
基金项目：国家重点基金研究项目（2011CB301900，2013CB328705），国家高科技研究发展计划项目（2011AA03A103)和国家自然科学基金
项目(61076012，61076013，61204054，61275052)资助
作者简介：代爽，女，1986年生，北京大学物理学院硕士研究生
*通讯联系人e-mail：tongjun@pku.edu.cn
e-mail : dais503@ yeah .ne