湖北文理学院物理与电子工程学院, 湖北 襄阳 441053
在InGaN/GaN多量子阱(MQW)中存在较大的压电极化场,由此引起的量子限制斯塔克效应(QCSE)会造成电子空穴的辐射复合率下降。设计生长了具备InGaN应变层的MQW结构以减弱极化场,并进行了变温、变激发强度的光致发光谱实验,结果表明,引入应变层后的MQW内量子效率有所提高。对峰值能量蓝移量的分析表明,应变层有效减弱了QCSE,明显增加了对应电致发光谱的峰值强度。验证了InGaN应变插入层具有应力调制的作用,有利于提高MQW的发光效率,改善器件性能。
多量子阱 光致发光 GaN 电致发光 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 152305
湖北文理学院 物理与电子工程学院, 湖北 襄阳 441053
为了减弱InGaN/GaN量子阱内的压电极化场, 在蓝紫光InGaN/GaN多量子阱激光器结构中采用了预应变InGaN插入层, 通过变温电致发光和高分辨X射线衍射测量研究了预应变插入层对量子阱晶体质量和发光特性的影响。实验结果显示, 常温下有预应变层的量子阱电致发光谱积分强度显著提高。模拟计算进一步表明, 预应变层对量子阱内压电极化场有调制效果, 有利于量子阱中的应力弛豫, 可以有效减弱量子限制斯塔克效应, 有助于提高量子阱的发光效率。
量子阱 预应变 极化电场 电致发光 量子限制斯塔克效应 quantum well prestrain piezoelectric field electroluminescence QCSE
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory for Artificial Microstructure and Mesoscopic Physics and School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
Measurements of the excitation power-dependence and temperature-dependence photoluminescence (PL) are performed to investigate the emission mechanisms of InGaN/GaN quantum wells (QWs) in laser diode structures. The PL spectral peak is blueshifted with increasing temperature over a certain temperature range. It is found that the blueshift range was larger when the PL excitation power is smaller. This particular behavior indicates that carriers are thermally activated from localized states and partially screen the piezoelectric field present in the QWs. The small blueshift range corresponds to a weak quantum-confined Stark effect (QCSE) and a relatively high internal quantum efficiency (IQE) of the QWs.
140.0140 Lasers and laser optics 300.6260 Spectroscopy, diode lasers Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 061402
介绍了一种能够全面表征半导体二极管器件的电学特性的方法,此方法结合半导体二极管的正向交流特性和直流特性，称之为正向交流小信号法。利用该方法深入地研究和对比分析了GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性，包括表观电容、串联电阻和理想因子。实验结果表明，对于GaN基和GaAs基半导体激光器，其开始发光的过程同步于其电容由正转变为负的过程。进一步实验结果表明，GaN基半导体激光器比GaAs基半导体激光器具有更大的串联电阻和更大的理想因子。这是由于GaN基激光器的器件工艺不够完善以及外延生长的GaN材料具有很大的位错密度。该研究为提高和改善GaN基激光器的性能提供了必要的依据以及理论指导。
正向交流小信号法 半导体激光器 电学特性 AC I-V method GaN GaN GaAs GaAs semiconductor laser diodes electrical properties
通过对不同In含量的InGaN/GaN量子阱材料的变温光致发光(PL)谱进行实验分析, 得出样品激活能和PL谱峰值能量随温度变化的S形曲线中拐点温度与In含量的关系。说明对于我们的样品, 这种 S形曲线并不是来源于量子限制Stark效应(QCSE), 而是与量子阱中In团簇有关。对比结果表明, 含In量越多的材料其局域的能量越大, 由热扰动脱离局域所需要的温度越高。
In团簇 变温PL 激活能 In cluster InGaN InGaN temperature-dependent PL activation energy
