基于InGaN量子點的發光二極管載流子復合動力學研究

曹潔花， 田 明， 林 濤*， 馮哲川

1. 廣西大學物理科學與工程技術學院， 廣西 南寧 530004 2. 廣西大學納米能源研究中心， 廣西 南寧 530004

引 言

近年來， AlN， GaN， InN及其合金化合物等Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導體材料由于具有直接帶隙、 改變In組分禁帶寬度可調等特點， 在制作發光器件中應用廣泛。 其中異質外延生長的InGaN/GaN多量子阱(multiple quantum well, MQW)在光電應用的研究是最多的， 其應用包括發光二極管、 激光器[1]、 紫外探測器[2]和聲光調制器等器件。 經過近年的研究和發展， InGaN/GaN基藍光LED的技術已日益成熟。 而相關綠光LED依然存在“綠隙”問題等待解決： 隨著發光波長增大， 發光效率顯著下降。 該缺點嚴重阻礙了在全彩顯示中的應用。 “綠隙”歸因于為了調節材料帶隙至綠光范圍而加大InGaN層中In組分時， InGaN和GaN之間的晶格失配增大， 造成高位錯密度， 同時存在強極化場， 導致輻射復合降低， 所以相比藍光LED， 綠光LED器件內量子效率要低很多。

相對InGaN/GaN MQW來說， InGaN量子點(quantum dots, QDs)內部極化電場和量子限制斯塔克效應更弱， 內量子效率更高[3]， 載流子限制效應更強。 已有研究結果證明InGaN/GaN量子點的發光特性優于InGaN/GaN多量子阱[4]。 因而InGaN量子點成為光電應用方面又一研究熱點。 目前對InGaN/GaN基量子點的制備和生長[5]已有很多研究， 但是對于InGaN量子點內部的載流子復合轉移機制研究的理論成果依然很少， 因此本文深入研究其內部發光機制， 對深化理論模型以及加速其在光電照明器件的應用都具有重要意義。

利用穩態光致發光(steady-state photoluminescence spectrum, SSPL)光譜和時間分辨光譜(time-resolved photoluminescence spectrum, TRPL)技術對在不同波……