淺談LED外延生長的量子限制斯塔克效應

【摘要】氮化物體系LED由于存在大的極化效應，量子限制斯塔克效應顯著，即量子阱的能帶發生傾斜，電子和空穴在空間分離，輻射復合效率下降。通過引入新型外延結構，可以降低極化電場的影響，從而提高內量子效率。本文采用階梯型量子阱的新結構設計削弱量子限制斯塔克效應，提高電子和空穴的有效輻射復合幾率。

【關鍵詞】LED；外延結構；量子阱；量子限制斯塔克效應

1、引言

半導體照明技術是繼白熾燈、熒光燈之后，照明光源的又一次革命。半導體照明技術發展迅速、應用領域廣、節能潛力大、綠色環保，被公認為是最有發展前景的高技術節能產業之一，而半導體照明的核心就是LED芯片。

普通白熾燈的光效為15 lm/W，而目前照明用LED燈的光效已可達到120 lm/W以上，約5瓦的LED燈就可以代替40瓦的白熾燈。LED代替傳統照明已表現出明顯的節能優勢，持續提高LED燈的發光效率，即在額定驅動電流時減小電壓和提高發光亮度，能更有效的降低能源消耗。提高LED的發光效率一個方法就是優化外延結構的設計，提高載流子的發光復合效率。

2、量子限制斯塔克效應

由于勢壘的限制作用，量子阱中的二維激子即使在較高的縱向電場作用下仍不發生分離，可以觀察到激子吸收邊的紅移，這一現象甚至在室溫下也能觀察到，這種效應被稱為量子限制斯塔克效應（Quantum-confined Stark effect）。利用極性材料生長的量子阱結構中，由于極化效應嚴重，異質結界面處會產生極化電荷，形成極化電場；……