【摘 要】
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随着半导体产业的发展,发光二极管（Light-Emitting diode,LED）凭借着其高效、节能的优势逐渐取代了传统光源在生产生活中的地位。然而绿光LED的效率仅能达到60%,并且随注入电流增大的效率下降效应尤为明显。为了在绿光LED的效率上进行突破,本文从释放应变和增强光提取效率的角度入手,在Ga N及量子阱（Quantum Well,QW）层制备纳米孔,并测试了直径30μm、60μm、9
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随着半导体产业的发展,发光二极管（Light-Emitting diode,LED）凭借着其高效、节能的优势逐渐取代了传统光源在生产生活中的地位。然而绿光LED的效率仅能达到60%,并且随注入电流增大的效率下降效应尤为明显。为了在绿光LED的效率上进行突破,本文从释放应变和增强光提取效率的角度入手,在Ga N及量子阱（Quantum Well,QW）层制备纳米孔,并测试了直径30μm、60μm、90μm三种尺寸样品的电致发光特性。经测试发现随芯片尺寸增大,样品的外量子效率增大;纳米孔周期在600nm到800nm内时,随纳米孔周期增大应变释放作用减弱,导致外量子效率（External Quantum Efficiency,EQE）降低。通过对光形分布的测试发现,在注入电流密度逐渐增大的过程中,光形分布趋于不均匀。为了验证纳米孔结构对光形分布的影响,本文基于有限元法,对纳米孔LED模型进行了建模仿真。首先通过光形分布实验结果与仿真对照,验证了仿真模型的正确性。通过对仿真数据的探究发现,相比于普通LED结构,纳米孔LED具有更好的有源层电流密度均匀性;对电流扩展层电阻率进行了从8×10-5Ω·m到2×10-10Ω·m的参数扫描,发现随电流扩展层电阻率降低,有源层电流分布均匀性提高;随着纳米孔周期增大,有源层电流密度均匀性变差,而在刻蚀深度超过QW后,有源层电流分布均匀性随深度变化不明显。为了提高绿光纳米孔LED的发光效率,本文通过在纳米孔中使用快速退火的方法引入氧化银散射颗粒。经测试发现,在引入了氧化银散射颗粒后,具有氧化银颗粒的纳米孔LED相比于普通纳米孔LED,外量子效率有了1.5倍的提升。而后基于时域有限差分法对有散射颗粒的纳米孔LED进行了光提取效率的仿真分析。发现在氧化银颗粒的尺寸及分布适当时,光提取效率提高约2倍。最后对带有氧化银颗粒的纳米孔LED的孔周期及侧壁刻蚀角度进行了讨论。
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