载流子复合机制对InGaN绿光LED的Droop效应和调制带宽的影响

赵勇兵，钱晨辰

(盐城师范学院 物理与电子工程学院，江苏 盐城 224007)

引言

InGaN基发光二极管(LED)已经广泛应用于很多领域，比如通用照明、LCD背光、户外显示屏、汽车照明、景观照明等[1，2]。氮化物半导体材料的禁带宽度从1.9eV到6.2eV之间连续可调，理论上可以发射紫外到红光整个光谱[3]。InGaN基LED的内量子效率(IQE)随着驱动电流的增大而快速下降，这就是文献中报道的Droop效应[4]。迄今为止，科研人员提出了不同的理论来解释Droop效应，比如俄歇复合[5]、电子泄漏[6]、空穴注入不足[7]等。另外，同GaN基蓝光LED相比，长波长的InGaN绿光LED的Droop效应更加严重[8]。文献中报道了俄歇复合是引起Droop效应的主要原因[9]。传统的ABC模型被广泛应用于研究InGaN量子阱中的载流子复合动态过程。在这个模型中，内量子效率IQE=Bn2/(An+Bn2+Cn3),其中参数A为Shockley-Read-Hall(SRH),参数B为辐射复合系数，参数C为俄歇复合系数[10-14]。

InGaN基LED不仅在照明显示领域广泛应用，其作为光电子器件，还可以实现可见光无线通信[15]。同传统的无线通信技术相比，可见光通信具有安全性高、无电磁干扰、成本低等优点。LED器件的调制速率决定能否实现高速可见光通信，其调制速率与LED器件的载流子复合寿命以及电容有关[16]。借助于InGaN量子阱中的传统的载流子复合ABC模型计算载流子复合速率和载流子复合寿命，分析3db调制带宽与载流子复合机制的关系[17，18]。

本文主要研究载流子复合机制对 InGaN 绿光LED的Droop效应和调制带宽的影响。基于InGaN量子阱中传统的ABC模型，研究绿光LED在不同的有效有源区厚度下，IQE随注入电流的变化趋势；……