32、III - 氮化物器件的能带工程与应用

III - 氮化物器件的能带工程与应用

1. LED 结构与性能分析

在 LED 研究中，通过模拟不同结构来探究其性能。例如，对一种旨在创建更高限制势垒的 p - AlGaN 发射极结构进行研究，模拟了与基本结构不同的 LED 结构，即采用 n - Al₀.₁₂Ga₀.₈₈N 和 p - Al₀.₃₂Ga₀.₆₈N 发射极的结构。令人惊讶的是，与基本结构相比，这种修改后的结构表现出更高的电子泄漏，导致在低得多的电流密度下内部量子效率（IQE）下降。相反，采用 n - Al₀.₃₂Ga₀.₆₈N 和 p - Al₀.₁₂Ga₀.₈₈N 发射极的结构则能有效抑制泄漏，并在高电流密度下提高 IQE。这表明载流子泄漏不仅受有源区界面处的导带/价带偏移控制，还受整个结构中极化电荷的特定分布影响。

晶体极性对 LED 操作也有重要影响。III - 氮化物异质结构中极化电荷的分布通常由晶体极性和生长表面取向控制。在不同极性的 LED 结构中，考虑了一种较薄（30 nm）p - AlGaN 发射极的单量子阱（SQW）LED 结构。通过选择界面电荷的相应符号来考虑极性效应，在非极性异质结构中界面电荷消失。

极性类型	电子/空穴限制情况	IQE 表现	光谱特性
Ga - 极性	较差	在高电流密度下 IQE 表现不如 N - 极性和非极性结构	与非极性结构有类似的光谱蓝移