第32卷，第1期 2012年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
图形化蓝宝石衬底上InGaN/GaN多量子阱
发光二极管的光谱特性研究
颜建，钟灿涛，于彤军，徐承龙，陶岳彬，张国义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
Vol.32,No.1,pp7-10 January，20i2
摘要运用电致发光(EL)和光政发光(PL)实验，分析了图形化蓝宝石衬底(PSSLEDs)和常规平面蓝宝石衬底(C-LEDs)InGaN/GaN多量子阱发光二极管的光谱特性。对比EL谱，发现PSSLEDs拥有更强的光功率和更窄的半峰宽(FWHM)，说明PSSLEDs具有较高的晶体质量，其次，PSSLEDs的EL谱半峰宽随电流增加出现了更快的展宽，而这两种LED样品的PL谱半峰宽随激光功率增加呈现了基本相同的展宽变化，说明在相同电流下，PSSLEDs量子中载流子浓度更高，能带填充效应更强。另外，随着电流的增加， PSSLEDs和C-LEDs的峰值波长都发生蓝移，且前者的蓝移程度较小，结合半峰宽的对比分析，说明 PSSLEDs量子阱中的极化电场较小。最后，对比了PSSLEDs和C-LEDs的外量子效率随电流的变化，发现
PSSLEDs拥有更严重的efficiencydroop，说明量子阱中极化电场不是导致efficiencydroop的主要原因。关键词图形化蓝宝石衬底发光二极管；峰值波长；极化场；Efficiencydroop
中图分类号：O433.4
引言
文献标识码：A
D0I:10.3964/j.issn.10000593(2012)01-0007-04
率[11]。由于LED的发光效率本质上与光谱特性有密切联系，对LED进行电致发光谱(EL谱)和光致发光谱(PL谱)分析应是一种有效的研究手段。分析其中的峰值波长，半峰宽等
InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管(LED)作为新一代的发光器件，其有节能，环保，长寿命，多色彩，体积小等众多优点。有着十分广泛的应用前景，如固态照明，交通灯，全色显示等。目前，尽管大功率高亮度的LED已经开始商业生产，但制备大电流下高效率的LED仍然存在困难，LED 的发光效率普遮随注入电流增加而显著下降，即LED的 efficiencydroop问题。认为可能的物理机制有：有源区的缺陷["]，俄歇复合[23]，量子阱中的载流子泄漏[46]，量子阱中的极化电场[]等。但其物理本质仍在争论中。
InGaN/GaN多量子耕LED的发光特性受到极化电场引起的量子斯托克效应*、In组分不均匀引起的载流子局域化效应[、缺陷提供的非辐射复合中心[1]等影响，光谱特性的分析可以帮助分析LED出现efficiencydroop的原因。
蓝宝石衬底上刻蚀图形(PSS)，再生长LED的技术开始被广泛采用，被认为能有效减少线位错密度，改善品体质量；增加散射，提高出光效率，从面能有效的提高发光效
收稿日期：2011-05-09，修订日期：2011-08-20
参数能有效的反映LED的晶体质量，量子阱中载流子浓度及量子阱中极化电场等情况。因此，对图形化蓝宝石发光二极管进行光谱特性研究，有利于进一步了解LED出现effi-ciency droop的内在机制。
将图形化蓝宝石衬底（PSSLEDs)和常规平面蓝宝石村底(C-LEDs)上的InGaN/GaN多量子阱发光二极管进行对比，分析了光谱中半降宽和峰值波长的变化，讨论了InGaN/ GaN多量子阱结构中极化电场的影响，结果用于说明effi-ciencydroop与极化电场的关系，为提高大功率InGaN/GaN MQWsLED效率提供基础。
验实
样品为采用金属有机化学沉积方法生长在(0001)面蓝宝石衬底上In,Gai-N/GaN多量子阱蓝光LED，只是衬底分别为图形化蓝宝石村底(PSSLEDs)和平面蓝宝石衬底（C
基金项目：图家重点基础研究发展计划项目(2011CB301904，2011CB301905)，国家高技术研究发展计划项目（2009AA03A198）和国家自然
科学基金项目(61076012，61076013)资助
作者简介：颤建，1986年生，北京大学物理学院硕士研究生
*通讯联系人
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