半極性氮化銦鎵氮化鎵發光二極體特性分析

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姓名

許乃偉(Nau-Wei Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

半極性氮化銦鎵氮化鎵發光二極體特性分析
(Luminescence investigation of semi-polar {1-101} and {11-22}InGaN/GaN light emitting diodes)

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摘要(中)

有鑒於目前成長於 (0001) 極性晶面之氮化鎵材料發光二極體，因為壓電場產生的量子侷限史塔克效應 ( quantum confined Stark effect, QCSE )而影響量子井的發光效率，非極性或半極性晶面發光二極體已成了眾人鑽研的課題。在本論文中，我們利用條狀側向磊晶成長方式在(0001)藍寶石基板上成長半極性發光二極體結構，並且成功製備半極性發光二極體。此法不但能利用低成本的藍寶石基板獲得半極性發光二極體，同時亦可利用側向磊晶成長機制有效的降低缺陷密度，提高內部量子效率。
在本研究中，我們分別製備了{1-101}晶面及{11-22}晶面半極性InGaN/GaN多層量子井及發光二極體，希望比較不同半極性晶面量子井中的壓電性電場。由光激發光譜及電激發光譜分析發現，與(0001)晶面相較，{1-101}和{11-22}半極性晶面發光二極體光譜波峰隨激發強度的變化都是較少的，顯示{1-101}和{11-22}量子井中的內建電場相較於(0001)確實是比較小。實驗顯示在高電流操作下，{11-22}晶面半極性發光二極體的發光效率，顯示其未來是頗具發展淺力的。

摘要(英)

Currently commercially available GaN light-emitting diodes (LEDs) are fabricated on the strongly polarized c-plan wurtzite crystal. The internal quantum efficiency has been limited by the Quantum Confined Stark Effect. The growth of non-polar and semi-polar III–nitride materials has therefore attracted great attention in recent years. In this work, stripe patterns with semipolar side facets are obtained by lateral overgrowth on c-plane sapphire substrates using metal-organic chemical vapor deposition. Semi-polar LEDs are also demonstrated. This selective overgrowth technique offers the advantages of reduced dislocations as well as lower internal piezoelectric field.
InGaN/GaN multiple quantum well LEDs on the semi-polar {1-101} and {11-22} side facets are characterized by photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL). Compared to the c-plane LEDs, the luminescence of both semi-polar LEDs shows less dependence on injecting current or exaction power, indicating their lower internal electric field. Besides, the {11-22} semi-polar LEDs exhibit higher internal quantum efficiency under high current injection, manifesting itself a good candidate for high efficiency LEDs.

關鍵字(中)

★ 發光二極體
★ 氮化鎵
★ 半極性

關鍵字(英)

★ Light Emitting Diode
★ GaN
★ Semi-polar

論文目次

第一章前言1
§1.1 研究背景與動機1
§1.2 內容概要5
第二章實驗方法與步驟7
§2.1 前言 7
§2.2 一維條紋圖案化基板製備與磊晶成長8
§2.3 半極性氮化鎵/氮化銦鎵多層量子井發光二極體之結構分析11
第三章半極性氮化鎵/氮化銦鎵多層量子井發光二極體之光激發光譜分析16
§3.1 前言 16
§3.2 電子束激發光譜分析19
§3.3 量子井之壓電場之定性分析25
§3.4 本章結論31
第四章半極性氮化鎵/氮化銦鎵多層量子井發光二極體之電性及電激發光譜分析32
§4.1 半極性氮化鎵/氮化銦鎵多層量子井發光二極體之製作32
§4.2-1 半極性氮化鎵/氮化銦鎵多層量子井發光二極體之光電特性39
§4.2-2 利用二氧化矽頓化層抑制元件漏電流47
§4.3 發光二極體之壓電場之定性分析56
§4.4 本章結論58
第五章結論59
參考文獻61

參考文獻

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指導教授

綦振瀛(Jen-Inn Chyi)

審核日期

2008-11-19

推文