论文部分内容阅读
LED以其节能、高效、使用周期长等优点正在代替传统照明光源。然而外太空和人类生存环境中均有辐射存在,会对LED产生辐照损伤,从而改变照明效果。因此研究LED的辐照损伤成为改善LED性能的重点。电子束辐照能够改变PN结外延片中非平衡载流子的寿命,导致LED器件退化。本文主要对电子束辐照GaN基LED过程中产生的能量沉积和诱生效应进行研究。1.对不同入射电子能量辐照GaN的能量沉积模拟研究。首先根据解析方法对电子束在GaN基LED多层结构中的能量损伤进行模拟,可知随入射能量不断增大,主要能量沉积分布从各层内部转移到各层界面处且各界面处出现明显的能量传输界线。然后利用蒙特卡洛方法模拟不同入射能量辐照GaN时的能量沉积分布,得知辐照对表层材料的影响较大,且能量越大的电子束穿透力越强。2.用第一性原理分别计算辐照后由VN、VFa、GaN、MgGa、MgGa-ON、MgGa-H、 MgGa-VN、VGa-ON等缺陷引起的GaN材料性能变化,以及不同In组分掺杂的多量子阱结构的性能变化。着重分析它们的光学性质变化可知,最强光吸收峰主要由Ga3d或N2p态向低能级跃迁产生;VN、GaN均使最强吸收峰发生红移,MgGa-VN掺杂下峰位并未发生变化,其他缺陷均啤主峰发生蓝移现象;而且MgGa掺杂下主峰强度增强,MgGa-H的基本未变,其他缺陷均使主峰强度降低;p态电子导致带隙随In浓度增加而减小,同时In浓度增加还使InGaN发生红移。3.对经过不同辐照条件下得到的GaN基LED样品进行PL谱测试,分析其发光性能的变化,然后结合理论计算结果进行对比,分析经辐照后各样品内存在的主要缺陷形式。辐照能量为1.5MeV时,在5kGy剂量辐照下,样品中主要出现N位缺陷和Mg替换等缺陷,在10kGy剂量辐照下,主要出现O的复合体缺陷形式;分析室温下测得的样品中InGaN量子阱的PL谱可知,3MeV辐照下主要产生N位缺陷使之红移,4.5MeV辐照下主要产生Ga位缺陷使之蓝移;而辐照前的变温PL谱变化是由载流子的弛豫时间决定的,4.5MeV辐照后的变温PL谱变化则是由In组分发生扩散导致的。