GaInP/AlGaInP多量子阱外延片的生长与光学性质研究

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GaInP/(AlxGa1-x)InP多量子阱是生产高亮度发光二极管(LED)的理想材料结构。高亮度发光二极管是一种体积小、效率高、寿命长的新的固体光源。在通讯、交通、室外的大屏幕显示有着广阔的应用前景,特别是因为可以成为新一代的照明光源而引起广泛的关注。 本论文主要通过光致发光和喇曼两种检测方法,对GaInP/(AlxGa1-x)InP MQW外延片的光学性质进行深入的理论分析和实验研究,以达到改善MQW结构设计和提高材料生长质量的目的。取得了如下主要成果: (1)首次分析了GaInP/AlGaInP多量子阱光致发光谱(PLS),观察到一个强发光峰和一个弱发光峰,找出PLS中发光峰形成的机理,理论计算和实验结果基本一致。通过分析PLS,可以及时获取材料生长和结构设计的数据,对质量控制有重要的指导意义; (2)对不同结构的GaInP/AlGaInP多量子阱样品进行了光致发光及出光强度的测量,发现MQW的周期数目N对PL峰强度、半峰宽和出光强度的影响最大;阱/垒宽厚度比a对PL峰强度和半峰宽的影响较小,但对发光强度的影响较大。阱/垒宽厚度比a较之MQW的周期数目N对PL发光波长的影响更大。通过实验我们找到了在这些结构参数上生产GaInP/AlGaInP MQW的较理想的结果; (3)首次用喇曼(Raman)散射方法研究了常温下的GaInP/AlGaInP多量子阱结构,除了指认出喇曼光谱中各光学声子模外,还结合样品光致发光谱的测量结果,分析发现喇曼光谱中AlP-LO/TO的相对强度比可以在一定程度上评定晶体GaInP/AlGaInP MQW的生长质量; (4)在修正的随机元素等位移—MREI模型的基础上建立了一个新模型,计算了AB1-xCx型Ⅲ—Ⅴ族半导体混晶的长波长光学声子模频率的组分变化关系。模型中假设次近邻常数仍是随组分x呈线性变化,而华南师范人学顾士学位论文两个近邻力常数随组分x呈负幂指数变化,而非常规的线性变化。比较了AsAll.xGa、和SbAI,.xGa、两种111一V族半导体混合晶体的计算结果和实验数据,两者符合较好: (5)在AB:.xC、型111一V族半导体混晶的基础上,我们改进了MREI模型,并将其应用在(AI、Gal一、)、一ylnyp和(AI、Ga一、)1一vlnyAs两种(AxBI一、):一yCyD型川一v族四元混合晶体上,结果表明理论计算和实验数据符合较好。模型较好地解释了(AxB 1.x)1一yCyD型四元m一V族半导体混晶的声子模行为。这样,通过喇曼光谱和模型,我们就可方便地估算其组分了。
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