氮化镓基发光二极管光电特性的仿真模拟

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1、专业学位硕士学位论文氮化镓基发光二极管光电特性的仿真模拟NumericalSimulationofOpticalandElectricaICharacteristicsi11GaN—BasedLEDs作者姓名：扬凯工程领域：光堂工程学号：31102009指导教师：梁红焦完成日期：20130505大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不

2、包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。．若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：量』鱼翅堇盔邋查宝盥幽圣逢互垄蔓查殳：作者签名：五纽缸日期：麴丛年—L月』二-日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要半导体材料的发展为整个半导体行业的发展奠定了基础。作为第三代宽禁带材料的氮化镓被广泛的应用于光电子器件中。其中，氮化镓基发光二极管与传统光源相比有多色彩、能效高、无污染等诸多优点，具有广阔的市场前

3、景。为改善氮化镓基发光二极管的光电特性仍有许多内容需要研究。依据k．p方法等半导体理论对发光二极管的光电特性进行仿真模拟是一种快捷可靠的方法，有助于从能带、载流子分布等微观物理现象上对器件进行理论研究分析。因为量子阱的宽度和量子阱中的铟组分对发光二极管的光电特性影响很大，所以本论文以这两个量为变量，用APSYS软件仿真模拟的方法，对两种不同结构的氮化镓基发光二极管的光电特性进行了研究：(1)对量子阱宽不同和量子阱中铟组分不同的正序LED结构进行了仿真计算。计算结果表明：随着量子阱阱宽(大于2nm)的增加，发光二极管的开启电

4、压增大，电致发光峰位红移，发光功率下降；随着量子阱中铟组分的增加，发光二极管的开启电压增大，电致发光峰位红移，而电致发光强度和发光功率先增大后减小，并在铟组分为12％到16％之间的某值处出现最大值。(2)对量子阱宽不同和量子阱中铟组分不同的倒序LED结构进行了仿真计算。计算结果表明：随量子阱阱宽(大于2nm)的增加，发光二极管的开启电压增大，载流子的空间分离现象更明显：电致发光强度和内量子效率随量子阱阱宽增加先增大后减弱(阱宽3nm左右时达到最大值)，而电致发光峰位先发生红移现象，然后发生蓝移现象(4nm左右为临界值)。随

5、着量子阱中铟组分的增加，发光二极管的开启电压增大，电致发光峰位红移；铟含量越多内量子效率开始下降的电流值也越大。将两种结构的器件的光电特性进行对比发现，虽然具有较大的开启电压，但是倒序结构具有量子阱中载流子分布均匀、内量子效率更高、发光功率更高等突出优点。关键词：氮化镓基LED；数值模拟；多量子阱；倒序结构氮化镓发光二极管量子阱结构的仿真模拟NumericalSimulationofOpticalandElectricalCharacteristicsinGaN—BasedLEDsAbstractTheprogressof

6、thesemiconductormaterialscontributestothedevelopmentofthesemiconductorindustry．Aswidebandgapmaterial,Galliumnitrideisusedforavarietyofoptoelectronicdevices．GaNbasedlight—emittingdiode(1ed)hasmanyadvantagescomparedwiththetraditionallightsource，suchasmulticolor,high

7、efficiency，nopollution．Ithasvastmarketprospects．Meanwhile，itremainsmanyaspectsneededtobestudiedtoimprovethephotoelectriccharacteristicsofGaN—basedLED．Numericalsimulationbasedonsemiconductortheory,suchask·Pmethod，isafastand’reliablewaytostudythecharacteristicsofGaN

8、—basedLEDs，whichishelpfultothestudyofbandgapandcarrierdistribution，especially．Inviewofthequantumwellwidthandindiumcompositioninthequantumwellarebothrela