生长温度对InGaN/GaN多量子阱LED光学特性影响

【作者】 朱丽虹； 刘宝林； 张保平；

【机构】 厦门大学物理系；

【摘要】 紫及紫外光 InGaN 基 LED 由于生长技术方面的限制,尚存在一些问题：其要求 In 的含量比较低,对位错密度更敏感而不易实现高功率输出,因此高质量低 In 组分的 InGaN 材料的获得仍是目前研究的重点。本研究利用低压 MOCVD 系统,在蓝宝石衬底上外延生长了 InGaN/GaN 多量子阱蓝紫光 LED 结构材料,研究了生长温度对有源层 InGaN/GaN 多量子阱(MQW)的合金组分,结晶品质及其发光特性的影响。结果表明当有源层的生长温度从730℃升到780℃时,共制备了6个样品。室温下 LED 的光致发光波长从493 nm 移到 390 nm(图1)。其原因是温度升高,In 更难掺入到 GaN 中,掺入的效率降低,使量子阱中的 In 组分降低,禁带宽度变宽,其对应的发光波长向高能方向移动。同时,随着温度升高, 其对应的发光峰的半高全宽(FWHM)从23 nm 降到10 nm,因为较低温度下,In 组分较高且富 In 区内 In 分布不均匀,导致禁带宽度发生涨落,同时不同的富 In 区内局域态激子的能量分布存在涨落从而使 PL 谱的 FWHM 变大。这说明随着温度的升高,多量子阱结晶性的提高。采用 X-射线双晶衍射仪对样品的(0002)面进行ω～2θ扫描,测量样品的结构参数, 样品在(0002)面上ω～2θ衍射摇摆曲线都可以看到5级甚至6级清晰的卫星峰(图2),表明了多量子阱结构良好。本研究表明通过改变生长温度可以对 LED 发光波长及有源层 InGaN 的晶体质量实现良好的控制。更多还原