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GaN垒层厚度渐变的双蓝光波长发光二极管

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2015-01-19

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作者李正凯/严启荣/罗长得/肖汉章/章勇
单位华南师范大学
分类号O242.1
发表刊物光子学报
发布时间2013年7月

  0 引言

  近年来,GaN 基白光发光二极管(LightEmittingDiode,LED)因其使用寿命长、高效节能、绿色环保等优点被誉为继白炽灯、荧光灯、气体放电之后的第四代照明光源,被广泛应用于液晶显示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)、手机、数码相机等领域.目前实现氮化物白光LED 广泛采用的方案有两种:1)以InGaN 基蓝光或紫光LED 为基础光源,通过荧光粉实现荧光下转换;2)多芯片混色的白光LED.由于后者发光全部来自发光二极管,因此,制作成本较高,另外由于三种颜色发光二极管之间老化特性的差异,常导致发光过程中变色.目前广泛采用InGaN 基蓝光或紫光LED 加荧光粉的方法,但是,无机荧光粉一般面临着光致转换效率低及色散指数(ColorRenderingIndex,CRI)低等缺点.此外,无荧光粉的单芯片白光LED 也已有报道,主要是在同一个蓝宝石衬底上依次生长两种或三种InGaN/GaN 多量子阱结构的LED,调节In组分来实现从蓝光到红光的发射从而合成白光,然而,InGaN/GaN 基LED 的红光部分发光效率较低,导致相关白光LED 发光效率远低于蓝光加荧光粉的白光LED 的效率.最近,Mirhosseini等人通过模拟结果显示利用双蓝光波长LED 涂覆Y3Al5O12∶Ce3+ (YAG∶Ce)荧光粉能够在保持高的发光效率的同时得到高显色指数的白光LED.

  本文采用混合多量子阱结构实现单芯片双蓝光波长发射,提高蓝光发射光谱的半高宽,并基于这种宽光谱的蓝光芯片激发YAG∶Ce荧光粉实现了高显色性的白光LED[15],然而相关白光LED 的发光效率较低.

  近期,有许多研究发现通过调整活性层GaN垒层或InGaN 阱层的厚度来调节空穴的注入活性层的能力,并显著改善GaN 基LED 蓝光的性能.本文采用金属有机化学气相淀积(MetalorganicChemicalVaporDeposition,MOCVD)系统在(0001)蓝宝石衬底上顺序生长两个In0.18Ga0.82N/GaN 量子阱和两个In0.12Ga0.88N/GaN 量子阱的双蓝光波长LED,并对不同GaN 垒层厚度的双蓝光波长LED 的光电性能进行分析,结果发现GaN垒层的厚度能调节双蓝光波长LED 的发射光谱和发光效率,并用交流阻抗谱技术来分析相关电路模型,此外,还对垒层减小的双蓝光波长芯片与YAG∶Ce荧光粉封装的白光LED 的性能进行了研究.

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