基于含有V坑结构的Si（111）衬底InGaN/GaN绿光LED, 我们在传统p-AlGaN电子阻挡层之后优化生长一层25 nm的低掺镁p-AlGaN插入层, 并获得明显的效率提升。在35 A/cm2的电流密度下, 主波长为520 nm的LED外量子效率和光功率分别达到43.6%和362.3 mW, 这是截至目前报道的最高记录。通过分析表明, 其潜在的物理机制归结于p-AlGaN插入层能够提高空穴从V坑注入的效率。本文提供了一种有效提升发光效率的方法, 尤其适合于含有V坑结构的InGaN/GaN LED。

InGaN系绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量, InN与GaN之间较大的晶格失配度使得绿光器件的量子限制Stark效应更显著。对内建电场的屏蔽可以有效提高载流子的辐射复合效率。论文探讨了绿光多量子阱中垒层的Si掺杂对绿光器件性能的影响。研究发现, 多量子阱中垒层适度Si掺杂(3.4×1016cm-3)可以改善多量子阱结构界面质量和In组分波动, 在外加正向电流的作用下更大程度地屏蔽极化电场; 同时, 还能够增强电流的横向扩展性, 提高活化区的有效发光面积。然而, 多量子阱中垒层的过度Si掺杂对于绿光LED器件的性能带来诸多的负面影响, 比如加剧阱垒晶格失配、漏电途径明显增加等, 致使器件光效大幅度降低。