一、AlGaInP/GaInP多量子阱的拉曼光谱(论文文献综述)
宫丽艳,唐斌,胡红坡,赵晓宇,周圣军[1](2021)在《复合成核层对InGaN基黄光LED内量子效率的影响》文中提出开发了一种由溅射AlN层和中温GaN层组成的复合成核层来提高黄光LED的内量子效率。系统地研究了在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的InGaN基黄光LED的晶体质量和光学性能,揭示了复合成核层对黄光LED内量子效率的影响机制。分别采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、变温光致发光谱和电致发光谱对黄光LED进行表征分析。结果发现,复合成核层能够诱导产生堆垛层错,可以有效降低外延层中的位错密度和残余应力。在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的黄光LED外延层中的位错密度分别为5.04×108 cm-2和3.98×108 cm-2,压应力分别为482.71 MPa和266.38 MPa。通过变温光致发光谱计算得到在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的黄光LED的内量子效率(室温295 K)分别为12.5%和29.8%。
张利繁[2](2021)在《InGaN/GaN微米阵列结构的生长调控及光学性能研究》文中研究指明GaN基发光二极管(LED)由于节能环保已被广泛应用在了照明和显示领域,但薄膜结构的商用LED外延材料存在发射波长单一、位错密度高、极化电场强和光提取率低等问题。相关研究表明GaN基微/纳阵列结构能够很好地解决上述问题,因而开展InGaN/GaN微米阵列结构的生长调控及光学性能研究对商业开发高性能的新型LED外延结构具有重要意义。本论文采用金属有机化学气相沉积技术,通过选择性区域二次外延生长方法,在具有SiO2掩膜的GaN外延层上可控生长出了不同形貌的InGaN/GaN微米阵列结构,系统研究了生长工艺对InGaN/GaN微米阵列结构的形貌及光学性能的影响,综合分析了多量子阱(MQWs)生长工艺对六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的影响。主要研究内容如下:(1)可控生长出了六方片状、六棱台状和六棱锥状三种不同形貌的GaN微米阵列结构,随后在此基础上继续生长了 5个周期InGaN/GaN MQWs。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征结果表明生长InGaN/GaN MQWs后阵列结构的形貌发生了变化。光致发光光谱(PL)测试结果显示不同形貌的InGaN/GaN微米阵列结构的光谱均由多个发光峰组成,而且阵列结构的形貌直接影响其发光性能。阴极荧光光谱(CL)测试结果表明六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构中(0001)c面和(1011)半极性面的发光波长明显不同,这主要是不同晶面的MQWs中In含量不同造成的。用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征了六棱台状InGaN/GaN微米阵列的微观晶体结构,并对其生长机理和发光性能进行了分析。(2)通过调控六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构中生长MQWs时的TMIn流量和时间,分析了其形貌和光学性能的变化。当TMIn流量增大时,SEM和AFM表征结果显示由位错露头形成的V形坑密度增加,粗糙度增大;微区拉曼光谱测试结果表明InGaN/GaN微米阵列结构的晶体质量变差;PL测试结果显示六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的发光峰峰位变化明显,相对色温也明显升高。MQWs生长时间延长后,SEM表征结果表明六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构中c面的形貌变化非常明显;AFM分析结果显示其粗糙度先减小后增大;微区拉曼光谱测试结果显示六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构中的内应力先减小后增大。变功率PL结果显示随着激发功率的增大,六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的发射峰峰位一致蓝移,最后通过计算不同激发功率下最强峰的半高宽和单位激发功率下的PL强度研究了蓝移机制,结果表明MQWs生长时间短时库仑电势对极化效应的屏蔽起主导作用,随着MQWs生长时间延长,MQWs层厚度变厚,In组分的局域态填充作用愈发明显。
金剑[3](2019)在《基于显微高光谱的LED二维结温检测技术研究》文中研究指明LED由于其寿命长、绿色环保、可靠性高、显色性好等诸多优点,成为当今全球广泛使用的照明与显示光源。虽然半导体LED被誉为“冷光源”,但是目前市面上的商用LED,其电能的60-70%都以热的形式散发掉,导致结温上升,从而引起LED的使用寿命下降、可靠性降低。因此,LED结温问题成为广大科研工作者研究的重点。目前为止,用于探测LED结温的方法很多,主要分为物理直接接触法、利用温度敏感光学参数(TSOPs,Temperature Sensitive Optical Parameters)的光学方法和利用温度敏感电学参数(TSEPs,Temperature Sensitive Electrical Parameters)的电学方法。但是物理直接接触法局限性很大,很多封装好的和微小精密的器件无法探测。而电学和光学方法中的峰值波长法、正向电压法和蓝白比法等等,都具有一定的局限性。峰值波长法准确度不高,正向电压法受电流切换速率的限制,蓝白比法只能探测蓝光芯片激发的黄色荧光粉制成的白光LED。此外,这些方法主要是探测一个平均结温,用来代表整个芯片的结温。然而,实际上LED器件的结温是呈现二维分布的。为了探测到高分辨率的二维结温分布情况,本文利用显微高光谱成像技术和光谱质心波长与结温的关系,创新性地提出了显微高光谱质心波长法(MHCW,Microscopic Hyperspectral-based Centroid Wavelength Method)测试LED器件二维结温分布技术。本文运用MHCW方法研究单颗LED结温分布,阵列式多芯片LED结温分布及芯片间温度影响规律。论文主要工作和创新点包括以下几方面:1.提出显微高光谱质心波长法进行LED二维结温探测的技术。利用高光谱成像技术高光谱分辨率和高空间分辨率的优点,根据质心波长与LED结温的线性关系,测试了工作状态下LED芯片的二维结温分布图。分别通过与热电偶和红外热像仪对比验证,得出该方法所测结温误差在0.9℃左右。同时,该方法的空间分辨率能够高达亚微米(sub-micron)级。2.研究了脉冲电流校正模式下,电流强度和脉冲占空比对芯片温升的影响。通过实验,得出结论:当电流低于350mA时,对于RGB的LED 3%的占空比,引起的温升大约在1℃左右,可以忽略自热效应的影响;当LED在工作电流为550mA左右时,占空比在2%以内较为合理,温升较小,可忽略自热效应的产生;当LED在工作电流为750mA左右时,占空比在1.5%以内较为合理。3.利用显微高光谱质心波长法分析阵列式多芯片LED的二维结温及芯片间温度相互影响规律。通过对阵列式2×2多芯片蓝光LED样品的研究,分析了周围芯片对单颗芯片的温升影响,并且用热电偶法进行验证。根据芯片间耦合规律,推算出阵列芯片的结温二维分布,并且分析其结温不均匀的原因。
彭樟保[4](2019)在《GaN基LED发光动力学及失效机理研究》文中指出发光二极管(LED)作为半导体照明技术中最核心的组成部分具有广阔的发展和应用空间。随着技术和产业革新,LED的发展面临诸多机遇和挑战。继传统功率LED之后,诸如有机发光二极管(OLED)、微发光二极管(Micro-LED)、超大功率LED、深紫外(DUV)LED等器件将继续引领半导体照明和显示行业的发展。但是,基于GaN材料LED的发光效率、传输和复合机理、失效机制、封装技术以及热管理技术等领域的研究依然存在亟需解决的关键问题。本文针对以上几个方面,分别从AlGaN基DUV LED、InGaN基蓝光和绿光LED、花生壳结构封装的白光LED以及百瓦级大功率LED阵列光源的光-电-热学特性进行深入研究。建立了 GaN基LED温度和电流相关的载流子传输和复合发光动力学模型,以及分析了 1W白光LED的失效机理,并设计研制了一种百瓦级大功率LED阵列光源。主要的研究成果以及创新点如下:1.AlGaN基DUV LED器件的温度特性研究。主要分析了 275 nm DUV LED在20~340 K温度范围内的发光特性,分别从20~300 K和280~340 K两个温度区间进行深入讨论。20~300 K温度范围内,从光谱特性、外量子效率(EQE)以及I-V特征曲线的变化情况,说明了量子阱以及p型层中的深能级辐射复合发光是形成310 nm和400 nm这两个寄生峰的主要因素。280~340 K温度范围内,结合特征温度和EQE的关系,评估了缺陷相关的Shockley-Read-Hall(SRH)非辐射复合、辐射复合、俄歇复合以及载流子泄漏在不同电流阶段的作用。在高温和大电流下,增加了载流子从量子阱泄漏到p型层的传输过程,因此引入漏电流f(n)项,改进传统ABC模型,深入分析了不同温度和电流下的各种机制的复合率及其复合比例的变化规律。总结了 DUV LED量子阱内大量缺陷是导致该类器件低发光效率和低热稳定性的关键原因。同时,高能量和高浓度载流子通过俄歇过程以及缺陷相关的隧穿效应脱离量子阱成为泄漏载流子,导致EQE-drooP现象发生。最后,建立了温度和电流相关的载流子传输和复合动力学模型,对上述现象进行总结概况。2.InGaN LED电流应力冲击过程中量子阱微观结构的演变以及复合机理研究。In组分的不同,导致InGaN LED器件的发光特性表现出明显差异性。在0~336 h范围的大电流应力冲击阶段,随着应力作用时间的增加,高In组分绿光LED的EQE显着下降,而低In组分蓝光LED的EQE却逐渐增强,特别是在最初的25 h表现最为严重。重点探究了绿光LED的EQE下降原因为大电流冲击后芯片有源区的晶体质量变差,缺陷密度增加,非辐射复合增强,同时抑制了由组分不均匀分布的In团簇产生的“载流子局域化效应”。此外,结合显微高光谱成像技术以及小电流Two-Level模型,深入对比分析了 80 h内蓝光LED和绿光LED二者芯片表面微区域的发光强度、峰值能量以及半高宽(FWHM)等发光特性的的演变情况。研究结果进一步证实了绿光LED芯片缺陷以及局域化作用的影响,同时表明了蓝光LED器件高EQE主要是源于In组分局域化效应的增强作用以及缺陷的退火作用。最后,提出了一种在InGaN LED量子阱结构中,基于缺陷中心非辐射复合与In组分低势能区波动的局域化作用相互竞争关系的载流子传输和复合过程动力学现象模型。3.蓝光LED芯片激发YAG:Ce3+荧光粉产生的1 W白光LED光源在长期(3840 h)电流应力老化阶段的失效机理研究。采用花生壳结构的硅胶光学透镜封装,改善了白光LED的发光均匀性。设置三组不同的电流应力分别为350 mA(CSA-1)、550mA(CSA-2)以及750 mA(CSA-3),对比分析老化过程中芯片以及封装材料的退化情况。电流应力越大,测试样品的光功率下降最为显着,说明了芯片和封装材料在CSA-3应力条件下综合性能衰退的最为严重。LED芯片有源层中点缺陷密度的大幅度增加是造成发光性能下降的重要原因。但是,Mg掺杂剂的激活以及退火效应,在老化的初期阶段有效地提高了 LED的光功率。而三组电压的微弱变化结果说明了欧姆接触在老化过程中并未发生明显的改变。重点讨论了封装材料在老化过程中的变质情况。相比于未老化阶段的光强角分布特征,三组应力作用后均呈现出不同程度的光衰情况,但其最大可视角依然保持在±60°。CSA-2应力条件作用3840 h后的硅胶透镜黄褐化程度最明显,导致了透射率的大幅度降低。而CSA-3应力条件作用下的镀银反光杯表面黑化程度最严重,使得反射率为三组中的最低水平。这说明了镀银反光杯的黑化导致大量的光被吸收,而造成出射光的减弱,严重降低了光功率。而C、O、Mg与Si元素是使镀银反光杯表面形成黑化物质的主要因素。4.基于上述1 W白光LED的研究结果,研制了一种百瓦级大功率LED阵列光源,并探究其光-热特性。利用AlGaInP红光和蓝芯片激发Gd3+掺杂的YAG:Ce3+荧光陶瓷形成的白光LED在额定电流350 mA时的光谱,模拟不同芯片数量比例的色温(CCT)、显色指数(CRI)、光视效能(LER)以及电光转换效率(WPE)结果。并结合实验值及设定参数阈值(3000 K<CCT<5000 K,CRI>80,LER>300 lm/W),选择高质量光源的红光和白光LED芯片比例为1:3(CCT=4370 K,CRI=86,LER=339 lm/W,以及 WPE=21%)。对不同电流下(50 mA、350 mA以及750 mA)归一化后的光谱以及350 mA电流下发光强度、CCT、CRI以及蓝白比(YBR)的角分布规律进行分析,结果表明红光LED对该类大功率LED光源在提高显色性方面具有重要的影响。重点讨论了 4芯片独立封装单元芯片结温、荧光陶瓷表面温度以及透明石英玻璃表面温度随电流的变化情况,同时分析了不同电流下整体大功率LED阵列光源不同位置处红光和白光LED芯片受周围热耦合作用影响的温升变化规律。热分析结果表明,量子阱材料的不同造成芯片间结温的差异相对较弱,而多芯片间的热耦合作用显着增强了红光和白光LED的结温。尤其对于荧光陶瓷封装的白光LED,因其具有更高的热敏感度,所以温升较红光LED芯片更为严重。大功率LED阵列光源中芯片热耦合温升和石英玻璃表面温度分布呈现出中心高四周低的现象。但是,相比于独立封装单元中芯片热耦合温差(9℃)和石英玻璃表面温差(10.4℃),阵列中各个封装单元最高芯片热耦合温差(5.4℃)和石英玻璃表面温差(2.2~5.1℃)均明显降低,说明阵列分区的方式能够改善大功率LED光源芯片和封装材料的热分布不均匀现象,优化热管理技术。
樊星[5](2019)在《石墨烯的特殊条件化学气相沉积技术及其在LED中的应用》文中研究指明近年来,作为一种已知最薄及机械强度最大的材料,石墨烯凭借着超高的电子迁移率、良好的导热性、高透光率等特点受到了各领域科研人员极大的关注。在所有制备石墨烯的方法中,化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯简单易行,所得石墨烯质量高,面积大,目前已经成为制备高质量石墨烯的主要方法。然而,由于衬底材料熔点低和生长设备限制等原因,在常规的CVD法中,石墨烯的生长温度仅为1000℃,目前在超高温条件下生长CVD石墨烯的报道几乎没有,这阻碍了人们对石墨烯CVD生长机制的进一步理解,不利于石墨烯未来的研究和应用。此外,CVD石墨烯作为透明导电层(TCL)应用在GaN基LED的工业化生产中是石墨烯大规模应用的重要领域之一,这是由于CVD石墨烯能够在保持TCL性能的前提下克服传统ITO材料带来的大量缺陷,但是,CVD石墨烯的工业化应用仍面临着诸多问题,首先,为了避免金属衬底转移带来的非理想因素,只能采用直接生长的方式在GaN外延片表面生长石墨烯,而直接生长需要降低生长温度以保护GaN外延片不被破坏,同时GaN外延片表面的低催化性使石墨烯的生长变得更加困难;其次,为了降低生产成本,生长时间必须足够短,而常规CVD法至少需要数个小时才能完成一次生长,无法达到这一要求。基于此,研究石墨烯在特殊条件下的CVD生长技术对于早日将其应用于LED的工业化生产中是十分必要的。综上,研究石墨烯在特殊条件下的化学气相沉积技术不但有助于发展和完善CVD石墨烯生长机制的理论体系,而且具有重要的实际应用价值。本文主要研究了石墨烯在特殊条件下的化学气相沉积和转移技术。首先探索了石墨烯在超高温条件下的生长机理和转移过程,同时建立了鼓泡法转移石墨烯的半定量电学模型;进而研究了石墨烯在p-GaN和Cu/p-GaN衬底表面的低温快速生长过程,在生长石墨烯后的两种衬底上制备了LED器件,测试并比较了LED器件的光电性能;最后研究了低温条件下石墨烯在ITO表面的直接快速生长过程。本论文是在国家重点研发计划(No.2017YFB0403100,2017YFB0403102)和北京市自然科学基金的支持下完成的,主要研究工作及成果如下:1.阐明了超高温条件(1200℃-3000℃)下石墨烯在难熔金属铼(Re)和钽(Ta)表面的CVD生长机制。通过对石墨烯的表征和分析,发现铼表面石墨烯的生长机制与镍的“渗碳-析碳”机制类似,随着生长温度的提高,石墨烯质量先升后降,而钽表面与碳之间极易生成“Ta-C化合物”,该物质对石墨烯的生长机制有重要影响,石墨烯质量通常会随着生长温度的升高而不断提升,此外,研究了铼和钽表面石墨烯转移的不同方法,提出了一种高效转移石墨烯的技术方案。2.建立了石墨烯鼓泡转移法的电学模型。以电容元件对金属/PMMA/电解液结构进行模拟,构造了鼓泡法转移过程的基本电路,根据该电路提出了大幅减少转移时间的方法,利用该方法可以将石墨烯的转移时间减少60%以上,采用阳极电解法成功地转移了石墨烯,分析了阴极转移优于阳极转移的原因,最后讨论了电解液对石墨烯转移过程的影响。通过建立电学模型半定量地解释了石墨烯的转移机制,对鼓泡法转移技术的发展具有积极意义。3.实现了石墨烯薄膜在GaN外延片表面的低温快速生长。在等离子体的辅助下,利用冷壁CVD分别在裸p-GaN和Cu(10 nm)/p-GaN衬底表面进行石墨烯的低温快速生长,发现裸p-GaN表面只出现了直径20 nm的碳颗粒,而Cu(10nm)/p-GaN表面生长了宏观连续的石墨烯薄膜,晶粒尺寸达到160 nm,在上述两种衬底上制备了LED器件,对比发现后者明显具有更好的光电性能,即使与采用高质量转移石墨烯作TCL的LED相比,20 mA下的工作电压也降低了约16%。4.首次研究了石墨烯在ITO表面的低温快速生长技术。在p-GaN表面沉积薄层ITO(50 nm)来代替传统的厚层ITO(240 nm),以达到减少ITO使用量的目的,成功在ITO(50 nm)/p-GaN结构表面生长了连续的石墨烯薄膜,薄膜厚度6 nm,纳米晶石墨烯尺寸40-80 nm;为了减少衬底的影响,进一步扩大该技术的应用范围,对石墨烯在ITO(200 nm)/p-GaN表面的生长过程展开研究,结果表明,上述衬底表面在低温条件下生长了碳纳米粒子团簇结构,碳纳米粒子的平均直径为20 nm,大量团簇结构在ITO表面形成了连续的碳薄膜,碳薄膜的生长速率与等离子体功率呈正相关关系。
林思棋[6](2018)在《LED光效及热特性分析研究》文中研究表明LED作为新一代照明能源,在能源危机日益加重的背景下引起科研人员和公众的高度重视并受到全世界的推广。然而,在全球布局LED应用产品的今天,LED逐步向大功率方向发展,伴随而来的热问题越来越突出。尽管很多新的技术已经被开发出来用于LED散热,然而目前商用的LED产品其70%的电输入功率以热的形式浪费,自热效应对LED发光效率的影响依然非常突出,大功率LED的热损耗更为严重。本文主要研究了 LED结温的测试方法,提出一种可行的LED测量方案,其次研究了 LED温升对量子效率和能量转换效率影响的研究,最终优化散热热沉。主要的工作以及创新点有以下几个方面:LED结温的测量。半导体中载流子的浓度决定了器件的许多电性能,而温度的高低与载流子浓度息息相关,因而准确测量结温在LED研究中扮演着重要的角色。目前结温测试方法有多种,每种方法都有各自的优缺点,根据现实场合的需要可以选择不同的测量方案。本文以肖克莱方程为基础,归纳整合肖克莱方程中温度相关参数,通过数学推导出一个关于电流电压和结温的关系式。通过该关系式我们获得在电压恒定的情况下,LED的电流对数与温度的倒数线性相关,并充分使用该关系提出一种测量LED结温的方法。采用该方法只要事先测量电流结温关系式中的温度敏感系数,采集LED的电流即可获得结温。我们实际测试蓝光和白光LED在不同温度下的电流来验证该理论模型的正确性,同时与同样条件下利用正向电压法测出来的结温相对比,发现两者结果相差无几。使用这种方法测量LED时,我们观察到在测试电压范围为2.0 V到2.5 V时,采集的电流随温度变化相对比较灵敏。而且在2.4 V时,电流值对数与温度值倒数的线性比例系数达到峰值,意味着在该电压条件下,测量灵敏度最高。该方法具有以下优点:1、降低了 LED自热效应带来的系统误差,提高了测量的精确度。2、在灵敏度上相对于与正向电压法灵敏度高出两个数量级,在检测温度变化较细微的情况下更具优势。3、该方法避免了光谱法所需要的暗室环境及昂贵的光谱仪设备采集分析光谱,降低企业和实验室成本。自热效应对量子效率影响。随着驱动电流的升高,一方面量子阱载流子浓度升高引起俄歇复合或载流子溢出,另一方面热功率变大导致结温上升,两者共同导致LED的量子效率下降。散热封装的设计主要就是将这部分热及时传递到外界空中,以降低其对LED的负面作用。为精确量化这部分热对LED量子效率的影响,我们通过数学推导将电流和结温单一因素对量子效率的影响区分开来,引入TIP作为温升引起的量子效率下降。在模型中,我们提出了参数TIP作为电流上升自热效应对量子效率的惩罚,并获得一种测量无自热效应影响的LED量子效率。通过我们建立的模型,我们在测试红绿蓝三款LED发现,排除TIP之后,蓝光和绿光LED随电流上升发生量子效率下降现象,而红光LED未出现。从实验结果来看,热引起的量子效率下降在所有LED均存在,并且严重降低了量子效率。本章节的亮点在于:(1)用TIP来量化自热效应对LED量子效率的影响以及判定LED封装的性能,即能直观判定LED的封装散热能力优良情况,又能量化热引起的量子效率结果;(2)通过间接的方法,完全消除了自热效应的影响。电压对LED能量转换效率的影响。能量转换效率是衡量LED节约功能的最直接体现。当正向电压Vf<Vg,由于注入电子的能量低于发出光子的平均能量,因而发生辐射复合需要吸收外界能量。因此,在小电压区域,通过抬高外置电压或提供热量也能够促进量子效率的上升。当Vf= Vg时,LED的量子效率达到峰值,此时电子的能量与辐射光子的平均能量相匹配。当Vf>Vg时,我们认为,如果LED的载流子从电源中获得的能量大于其辐射光子时,若该载流子发生辐射复合,其剩余能量将以热的形式释放。根据该假设,我们从理论上分析了能量转换效率与量子效率和外置电压之间的关系,建立了简单的数学模型。我们搭建实验,通过使用率最为广泛的红绿蓝和紫外四种LED作为实验样品,验证本方法的可靠性。通过误差分析,从能量转换效率计算出来的量子效率与光谱仪测量出的量子效率误差不超过1.4%。由于光谱随电流变化会发生红移或者蓝移,直接对最终的测量结果会产生一定的误差,但光谱移动引入的误差在一般工作条件下为仅为1.2%,可以忽略不计。大电流情况下能量转换效率下降来源于两个方面原因,一个是量子效率下降,另一个是外置电压过高引起参与辐射复合的载流子能量剩余,且后者是引起能量转换效率下降的主要原因。优化散热热沉。LED芯片面积小,需要外置散热器件辅助才能将其产生的热量导入到空气中。降低LED芯片的温度可以改善LED的效率,对发挥LED节约能源优势具有重大作用。利用翅片沿半径方向绕着周边排布能够提高热沉的散热效果。选择了一款通用的圆板加多个星射线翅片作为研究对象,建立该样品的物理模型并用COMSOL进行数值模拟分析。将模拟结果于热电偶测量的结果进行比较,在相等热功率的作用下,热源的平均温度最大误差不超过3%。改变网格的数量,在网格数量相差较大的情况下,热源的平均结温基本不变,证明仿真结果与网格无关。然后改变翅片的外形,研究翅片的散热能力与长宽厚以及数量之间的关系。结果表明,(1)长度方面,随着翅片长度的增加,翅片的散热效果会呈现先增强后减弱,下降的原因是小的翅片间距阻碍空气从外部流通到散热热沉中心,从而引起整体散热效果变差;(2)数量方面,翅片数量的增加会导致翅片的密集程度加大,片与片之间的距离减小使气流受到阻碍,最终引起散热效果也是先增强后变弱;(3)外宽内窄的梯形翅片可以比长方形翅片提供更大的冷却功效。从中我们归纳了几个在翅片散热中需要注意的事项。(1)基板圆板由于靠近热源,温度比较高。圆形底板的外围空气冷,流动几乎无阻碍。因此在圆盘周边温差大,流速快,对流传热效率高,应当在此适当增加翅片的面积或数量。(2)翅片群的中心或圆盘的中心温度最高,然而周边流速几乎为零,导致热空气滞留,不利散热。设计时应该从外部导入冷空气。(3)翅片的长度应当选择合适的尺寸,避免阻碍空气流通从而引起整体散热效果变差。(4)提高表面辐射系数能有效改善热沉散热。
李宝珠[7](2017)在《SiC衬底上GaN基绿光LED的制备研究》文中认为目前,以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物半导体在发光领域得到了广泛的应用。近些年来,蓝光和红光发光二极管(LED)的发展势头迅猛,而同样作为三基色的绿光LED的发展却较为缓慢。这主要是因为绿光LED所需要的高质量高铟(In)组分InGaN有源层制备困难。目前获得的高铟组分InGaN有源层常常表现出晶体质量差、界面粗糙、辐射复合效率低等缺点。本论文利用金属有机物化学气相沉积系统(MOCVD),在SiC衬底上制备了晶体质量、表面形貌、光学质量都较好的GaN模板,并在最优化的模板基础上制备了 InGaN/GaN量子阱结构的绿光LED,并对该绿光LED进行了相关表征,具体研究内容如下:(1)SiC衬底上GaN模板的制备。我们在SiC衬底上通过插入AlN缓冲层的方法制备了 GaN模板。着重研究了 AlN缓冲层厚度对GaN模板的晶体质量、光学特性和应力状态的影响。实验结果表明,当AlN缓冲层为120 nm时,GaN模板的各项性能达到最好。(2)在AlN缓冲层上插入三层梯度铝镓氮(AlxGa1-xN)缓冲层,并通过改变梯度AlxGa1-xN缓冲层的生长温度和氨气(NH3)流量制备出了高质量的GaN模板。结果表明,梯度AlxGa1-xN缓冲层的插入对GaN模板的晶体质量、表面形貌和光学质量具有重要影响:薄膜质量显着提高,GaN模板中压应力的增加,对于缓解降温过程中的张应力更为有效。通过优化AlGaN缓冲层的生长条件,GaN模板的螺位错和刃位错密度分别达到了 7×107和3.1×108 cm-2,样品的表面粗糙度为0.381 nm。(3)在上述GaN模板中插入SiNx掩膜以进一步优化GaN模板,着重研究了不同层数的SiNx掩膜对GaN模板的晶体质量和应力状态的影响,实验表明,多层SiNx掩膜的插入会进一步提高GaN模板的晶体质量,并更大程度地降低GaN模板中的张应力。(4)我们在插入最优化生长条件的AlN缓冲层、三层梯度AlxGa1-xN缓冲层、两层SiNx掩膜的GaN模板基础上制备了 InGaN/GaN量子阱绿光LED,并通过光刻、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀及蒸镀等方法制备了具有良好欧姆接触特性的p型Ni-Au电极。着重研究了不同量子阱对数对LED的材料特性和光电特性的影响。实验表明:InGaN/GaN量子阱绿光LED界面陡峭、品格完整、厚度均匀;器件的开启电压约为3.8 V,呈现出较好的整流特性;在光致发光和电致发光谱中均可测试到器件位于绿光波段的发光峰。另外,随着量子阱对数的减少,量子阱结构中的In组分从24.1%提高到28.8%,且光致发光和电致发光谱均发生了明显的红移。
董海亮[8](2016)在《InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究》文中研究指明半导体激光器具有体积小、重量轻、功率大、光电转换效率高、寿命长等优点,成为光电子材料与器件领域研究的热点。GaAs基激光器在光电特性及应用领域的研究已经取得了很大进展,但在光电性能方面仍面临一些急需解决的问题,比如高注入电流密度下功率效率衰减、内损耗较高、阈值电流高、电光转化效率低、载流子的热逃逸、斜率效率低等。研究表明,激光器外延结构中各功能层间的界面,尤其是激光器有源区的界面结构,不仅能够传递能量,而且对提升激光器件的光电性能起着至关重要的作用。本论文研究GaAs基激光器中有源区界面结构与其光电性能的关系,通过设计和调控有源区界面结构来提升激光器件的光电性能。在介绍GaAs基激光器发光机制的基础上,对量子阱中的阱/垒界面结构展开了研究,包括生长温度对InGaAs/GaAsP量子阱中阱/垒界面的铟(In)原子扩散的影响,势垒中磷(P)组分对量子阱中界面结构质量及载流子分布的影响,不同偏角GaAs衬底对量子阱界面结构及生长动力学过程的影响等。本文的具体研究内容和成果主要包括以下几方面:1.为了更好的调控InGaAs/GaAsP多量子阱界面的生长工艺,系统研究了量子阱生长温度对阱垒生长过程中高温环境导致In原子界面扩散的问题。温度越高,In原子扩散长度越长,阱垒界面层的合金无序性增加,合金散射增大,降低了电子的迁移率。因此,为了获得理想的量子阱界面结构,设计的生长温度分别为620℃、650℃和680℃。结果表明:在生长温度为650℃时,在InGaAs/GaAsP界面处能够得到最薄的In原子扩散界面层。同时,讨论并分析了In原子扩散层形成机制以及该层对多量子阱光电性质影响的机理。2.为了提高InGaAs/GaAsP多量子阱的内量子效率,解决在电激发作用下载流子从阱中越过势垒导致载流子泄露的问题。采用k·p方法从能带理论上系统研究了势垒中P组分对载流子的分布、束缚能力以及光电性质的影响。在理论设计的基础上,分别生长了不同P组分势垒的多量子阱结构,并对其界面结构性质以及光学性质进行了研究,分析了不同P组分势垒的激光器件对光电性能的影响。结果表明:势垒中P组分为0.145时,得到了光电性能参数较好的激光器件,内量子效率可达98%,阈值电流约为0.3 A。3.为了分析0°,2°和15°不同偏角的GaAs衬底对激光器有源区的InGaAs/GaAsP多量子阱界面结构的影响。在相同工艺参数条件下,不同偏角的GaAs衬底上生长的多量子阱结构表面形貌分别为台阶流、台阶聚并和岛状。通过变温光致发光谱分析表明:在0°、2°和15°GaAs衬底上生长的多量子阱结构分别具有量子阱、量子线和量子点的光学特征。结合相关工艺参数,对不同偏角GaAs衬底上的量子阱、量子线和量子点的生长机理进行了分析,并解释了不同偏角衬底的InGaAs/GaAsP多量子阱的光学性质与微观结构之间的关系,从而为制备不同形貌的自组装纳米结构器件提供新的工艺方法。
毛鹏[9](2015)在《金属与介质纳米结构的局域耦合、光性质调控及发光器件应用》文中指出纳米结构的奇异光学效应及其应用近年来引起了人们的普遍关注。利用特定形态的金属、介质纳米结构及其复合结构可实现对光学过程如光散射、吸收、透射等的管理和调控,在器件、能源、通信甚至生物医学等领域均具有重要应用。利用介质纳米结构实现各类光电转换器件中的“光管理”,金属纳米结构等离激元增强光学过程,以及基于金属/介质纳米结构复合的“超材料”等均是目前研究的热点。对于介质纳米结构而言,有效折射率是表征其光学特性的关键参量,而有效折射率和纳米结构的特定形貌息息相关,因此,介质纳米结构的可控制备是实现其光管理过程的关键;金属纳米结构增强的光学效应来源于表面等离激元共振现象,表面等离激元增强效应在诸多领域已有深入的应用,如表面增强拉曼、等离激元增强半导体吸收以及等离激元增强发光/光提取等,然而大多增强过程的物理机制还有待进一步探讨。光学效应增强和金属纳米结构本身的性质密不可分,特别是基于等离激元的金属/介质纳米结构的局域耦合近年来引起了人们极大的研究兴趣,由此得到的对电磁波完美操控的超表面在光电转换器件、高灵敏的传感、探测芯片以及隐身涂层等领域都有广阔的应用前景。本文基于以上几方面问题做了以下特定的研究:(1)在纳米结构的制备方面,以团簇束流沉积等手段,探讨了若干特殊形态的金属和介质纳米结构的制备方法;(2)在物理机制研究方面,主要探讨了折射率可调的介质多孔纳米粒子薄膜的光学减反和全内反射光提取过程的物理机制、基于金属纳米粒子点阵实现近场/远场转化过程的物理机制以及基于表面等离激元无序超表面的全吸收物理机制等;(3)应用方面,探讨了折射率可调的介质纳米结构和金属纳米粒子点阵对光电转换器件性能的优化以及全吸收超表面在表面增强拉曼中的应用。所取得的主要结果如下:利用掠角团簇束流沉积技术实现了孔隙率和折射率可控的高折射率介质纳米粒子多孔薄膜的制备。阐明了团簇束流掠角沉积过程中的“自掩膜”效应并用于制备微观上呈柱状堆积形态的多孔纳米粒子薄膜。实验表明,多孔结构的有效折射率可通过其孔隙率调节,而孔隙率则可通过改变沉积角度进行控制,因此,可以通过改变沉积角度可精细调节纳米结构的有效折射率。另一方面,利用团簇束流沉积技术制备了尺寸和覆盖率精细可控的Ag纳米粒子点阵,并将固态薄膜退湿法用于制备大尺寸稀疏纳米粒子点阵,与团簇束流沉积技术形成功能互补。此外,通过系统的实验,给出了利用固态薄膜退湿法制备Ag纳米粒子点阵的“互补相图”,根据相图,只要确定沉积Ag膜的厚度和退火温度即可实现特定形貌纳米粒子点阵的制备。论文研究了介质纳米粒子多孔薄膜的两大光管理(光学减反和全内反射光提取)过程:(1)TiO2纳米粒子多孔薄膜具有增强透射特性,通过在石英玻璃衬底表面制备TiO2纳米粒子多孔薄膜,使其透光率在400~800 nm波长范围内平均增加了2%,该透射增强现象归因于多孔纳米结构的梯度折射率效应。此外,这种宽带的透射增强现象还具有偏振依赖特性,在p-偏振光透射实验中观察到了其透射率的角度选择性,起源于掠角沉积过程中TiO2纳米粒子的各向异性堆积。(2)研究了TiO2纳米粒子多孔薄膜结构的全内反射光提取特性。实验发现,TiO2纳米粒子多孔薄膜能够有效提取受限于介质内的全内反射光,而且提取效率与纳米孔隙分布密切相关:随着孔隙的增大,光提取效率大幅增加。通过分析提取光的光谱分布,发现增强瑞利散射是其全内反射光提取的主导机制;(3)将高折射率介质纳米粒子多孔薄膜作为光提取层制备在GaN基蓝光LED管芯的表面,实现了 LED光致发光92%提升以及电致发光30%的增加。更重要的是,作为LED中的光提取层,这种纳米结构还可以与传统的微米粗化表面方法结合使用,在原有提高的基础上实现出光效率的进一步增加。因此,我们设计了两种微米-纳米多形性复合结构—多重倾斜表面微结构/ZnO纳米粒子多孔薄膜复合结构以及PS微球/ZnO纳米粒子复合结构,用于LED的光提取层,分别使SiC衬底的倒装大功率蓝光LED管芯和Al2O3衬底的大功率LED管芯的出光效率增加了 59%和 77%。。本文还系统研究了 Ag纳米粒子点阵将隐逝场转化为远场辐射的物理机制。定量测量了不同尺寸和覆盖率的Ag纳米粒子点阵的全内反射光提取效率,发现大尺寸的稀疏纳米粒子点阵在能够高效提取全内反射光。借助于FDTD模拟,阐明Ag纳米粒子点阵的等离激元共振光散射是其近场/远场转化过程的主导物理机制,辐射模式可在纳米粒子间距较大的点阵中激发,而纳米粒子间距足够小时将产生传播的等离激元波导模式。此外,实验还发现,在Ag纳米粒子点阵将全内反射产生的隐逝场散射为远场辐射的过程中,背向散射的效率更高。将上述研究结果应用于LED的发光增强,在与LED出光面相反的表面制备大尺寸稀疏Ag纳米粒子点阵作为光提取层,能够有效提取限制在LED内部的全内反射光,并避免对非全反射的出光产生衰减,使LED的电致发光出光功率提高80%以上。研究了 Ag纳米粒子/介质间隔层/Ag膜复合纳米结构的局域耦合及等离激元光学性质。设计并制备了一种通过在覆盖有介质隔离层的Ag膜表面沉积Ag纳米粒子以实现完美吸收的复合结构。实验发现,复合结构超表面的反射率可通过改变结构的几何参数(Ag纳米粒子覆盖率和介质隔离层厚度)加以调节。在特定隔离层厚度和Ag纳米粒子覆盖率下,超表面显示出了几近完美的可见光全吸收特性。全吸收的产生可归因于Ag纳米结构的表面等离激元局域耦合产生的“干涉效应”:由于超结构中同时存在电场共振和磁场共振,而共振时产生的表面电流和表面磁流相互抵消,最终导致了远场的相消干涉。在该耦合结构中,由于存在全吸收和极大的电场增强,可实现增强因子达109量级的表面拉曼增强光谱。
陶涛[10](2015)在《InGaN异质结构及其太阳能光电化学电池分解水制氢技术研究》文中提出随着化石能源的消耗和环境污染的加剧,人类社会的可持续发展迫切需要开发可再生的清洁能源。在众多新兴能源中最具有潜力的是太阳能。但是目前太阳能电池的转换效率仍然较低,而且从太阳能转换而来的电能在存储方面仍然存在一定的技术难度。太阳能光电化学电池(PEC)能够通过吸收太阳光将水分解为氢气和氧气,从而实现将太阳能转换为化学能。通过这种技术得到的氢能相比电能不仅更便于存储而且对环境影响更小,具有光明的应用前景。高效率PEC的基础是优质的光电极材料,合适的光电极材料不仅要能对太阳光中的可见光谱区具有高的光-电转换效率,还要求制备工艺简单、价格低廉、对环境友好。Ⅲ族氮化物材料InGaN作为带隙从0.7eV到3.4eV连续可调的直接带隙半导体材料具有优越的光电转换性能以及稳定的物理、化学性质,是发展可见光波段半导体PEC器件的最佳材料,因此InGaN材料的制备和相关PEC器件是研究的热点之一。本论文围绕提高Ⅲ族氮化物PEC光-电转换效率这一核心,从优化I nGaN材料制备工艺开始,探索提高InGaN材料晶体质量,系统分析材料晶体质量对光电性能的影响;从Ⅲ族氮化物极化电场调控和光电极结构设计等角度开展了系统的研究。本文研究的主要内容和获得的主要结果如下:1.系统研究了MOCVD生长InGaN合金薄膜技术,通过对生长温度的控制,获得了多种In组分的InGaN合金薄膜(0.13<x<0.23),掌握了生长温度对InGaN薄膜生长模式和光学性质的影响规律。2.系统研究了InGaN合金薄膜中六角型缺陷的形成机制,证实InGaN合金薄膜中的六角型缺陷起源于螺型位错,研究了六角型缺陷对InGaN合金中In组分、形貌和光学性质的影响,并首次发现六角型缺陷周围形成的环状高In组分分布,揭示了其形成机制。通过变温PL光谱分析了缺陷对材料发光行为的影响,采用能量势阱模型阐述了缺陷俘获载流子的内在机制。3.研制了不同In组分含量的InGaN薄膜PEC器件,发现材料晶体质量对器件性能的影响较大。采用n型GaN掺杂电子收集层的结构设计,使器件在1V偏压下的光电流从0.25mA/cm2提高到了 1mA/cm2,400nm波长光照射下的外量子转换效率(IPCE)从5%提高到15%,另外器件的开启电压下降至0.1V。利用纳米图形表面处理进一步提高了 InGaN光电极的器件性能,光电流同比增加了6倍,最终将IPCE增加了 3倍至54%。4.研制了两种InGaN/GaN材料p-i-n异质结构光电极器件,发现渐变In组分的i层设计能够提高器件的光吸收效率,但会造成器件缺陷密度的上升。缺陷密度的高低是影响器件性能的关键。通过N i金属纳米掩膜和ICP刻蚀工艺制备了纳米光电极器件,使器件的光电流和IPCE分别提高至1.5mA/cm2和30%,同时开启电压下降至-0.3V。通过Silvaco软件模拟揭示了极化对能带和电场分布的影响规律,分析发现极化引起的能量势垒和压电极化电场是制约光生载流子输运收集的主要因素。5.制备了蓝光与绿光波段InGaN/GaN多量子阱结构PEC器件,两种样品均表现出了较好的光电化学性能。通过纳米压印和ICP刻蚀工艺研制了多量子阱纳米光电极器件,大幅度提高了器件的光电流密度和IPCE,而且将器件的开启电压下降至大约-1V。借助Si1vaco软件模拟系统分析了应力对器件极化电场以及内部光生载流子输运与收集的影响。深入探讨了开启电压与极化电场调控之间的关系和内在物理机制。制备了SiO2/Si3N4材料DBR反射镜辅助结构以改善纳米结构的光吸收效率,借助FDTD软件模拟证实了 DBR辅助结构能够将纳米柱内的光场强度提高3倍,最终将光电极器件的光电流密度提高了1.5倍至1.65 mA/cm2,得到了 400nm波长光照射下很高的IPCE≈60%。得到了太阳能转化效率大约为3%。
二、AlGaInP/GaInP多量子阱的拉曼光谱(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、AlGaInP/GaInP多量子阱的拉曼光谱(论文提纲范文)
(1)复合成核层对InGaN基黄光LED内量子效率的影响(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 实 验 |
3 结果与讨论 |
4 结 论 |
(2)InGaN/GaN微米阵列结构的生长调控及光学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 GaN的基本性质 |
1.3 GaN基微/纳阵列结构的生长技术和方法 |
1.3.1 GaN 微/纳阵列结构的生长技术 |
1.3.2 GaN基微/纳阵列结构的生长方法 |
1.4 GaN基微/纳阵列结构的应用 |
1.4.1 金属氧化物半导体场效应晶体管 |
1.4.2 高电子迁移率晶体管 |
1.4.3 光电探测器 |
1.4.4 发光二极管 |
1.4.5 太阳能光伏电池 |
1.5 GaN基微/纳阵列结构的研究进展及存在的问题 |
1.5.1 GaN基微/纳阵列结构的研究进展 |
1.5.2 GaN基微/纳阵列结构存在的问题 |
1.6 本文研究意义及研究内容 |
第2章 InGaN/GaN微米阵列结构生长和测试表征设备 |
2.1 MOCVD生长GaN的反应机理 |
2.2 MOCVD系统 |
2.2.1 源气体输送系统 |
2.2.2 反应室系统 |
2.2.3 原位监测及控制系统 |
2.2.4 尾气处理系统 |
2.3 样品测试表征设备 |
2.3.1 扫描电子显微镜 |
2.3.2 原子力显微镜 |
2.3.3 微区拉曼光谱 |
2.3.4 光致发光光谱 |
2.3.5 阴极荧光光谱 |
第3章 InGaN/GaN微米阵列结构的形貌调控及光学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验过程 |
3.2.1 GaN微米阵列结构的生长 |
3.2.2 InGaN/GaN微米阵列结构的生长 |
3.2.3 透射电子显微镜样品的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 GaN微米阵列结构的形貌表征 |
3.3.2 InGaN/GaN微米阵列结构的形貌表征 |
3.3.3 InGaN/GaN微米阵列结构的光致发光光谱分析 |
3.3.4 InGaN/GaN微米阵列结构的阴极荧光光谱分析 |
3.3.5 六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的生长机理分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构中MQWs生长工艺的调控及光学性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 MQWs生长时TMIn流量对六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的影响 |
4.3.2 MQWs生长时间对六棱台状InGaN/GaN微米阵列结构的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)基于显微高光谱的LED二维结温检测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 LED发展历程 |
1.2 LED基本结构和发光原理 |
1.2.1 LED基本结构 |
1.2.2 LED发光机制 |
1.3 LED结温和光热特性 |
1.3.1 LED结温 |
1.3.2 LED光热参数 |
1.4 传统结温测试方法及原理 |
1.4.1 光学参数法 |
1.4.2 电学参数法 |
1.5 显微高光谱技术 |
1.6 选题依据及研究内容 |
第二章 功率LED的二维结温检测技术 |
2.1 引言 |
2.2 显微高光谱质心波长测试方法及原理 |
2.3 脉冲电流占空比对校正的影响实验 |
2.3.1 测试样品 |
2.3.2 脉冲占空比和电流电压对温升的影响 |
2.4 显微高光谱质心波长法对单颗芯片结温探测实验 |
2.4.1 测试装置 |
2.4.2 测试仪器 |
2.4.3 测试流程 |
2.5 显微高光谱质心波长法测试LED二维结温分布 |
2.5.1 不同热沉下红绿蓝LED的二维结温分布结果 |
2.5.2 显微高光谱质心波长法与热电偶法结果对比 |
2.5.3 显微高光谱质心波长法与热像仪法结果对比 |
2.6 电流模式显微高光谱质心波长法探测结温 |
2.7 小结 |
第三章 阵列式功率LED的二维结温测试 |
3.1 引言 |
3.2 阵列式功率LED样品及实验 |
3.2.1 阵列式LED样品 |
3.2.2 实验方案及流程 |
3.3 阵列LED二维结温结果与分析 |
3.4 小结 |
第四章 总结与展望 |
参考文献 |
硕士期间发表成果 |
致谢 |
(4)GaN基LED发光动力学及失效机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 LED概述 |
1.2 LED的发展方向 |
1.2.1 OLED |
1.2.2 Micro-LED |
1.2.3 PerLED |
1.2.4 半导体激光器 |
1.2.5 超大功率LED光源 |
1.2.6 DUV LED器件 |
1.3 LED检测分析方法 |
1.3.1 温度测试 |
1.3.2 电学特征 |
1.3.3 显微成像技术 |
1.3.4 热管理技术 |
1.4 选题依据及主要工作 |
参考文献 |
第二章 AlGaN基深紫外LED温度特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 样品结构和成分 |
2.3 发光效率及光谱特性 |
2.4 特征温度与外量子效率的关系 |
2.5 复合机理 |
2.6 ABC+f(n)模型 |
2.7 本章小结 |
参考文献 |
第三章 In CaN基蓝光和绿光LED电流应力作用研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验过程 |
3.3 基于ABC和Two-Level模型的InGaN LED机理分析 |
3.4 基于高光谱成像技术InGaN LED机理分析 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 白光LED电流老化失效机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程 |
4.3 光学特征 |
4.4 电学特性 |
4.5 封装材料 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 大功率LED阵列光源设计及其光热性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 荧光陶瓷白光LED配色方案 |
5.3 大功率LED阵列光源设计方案及实验过程 |
5.4 光学性能 |
5.5 热学性能 |
5.5.1 独立封装单元芯片结温以及荧光陶瓷表面温度 |
5.5.2 大功率LED阵列光源芯片热耦合 |
5.5.3 石英玻璃表面热分布 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表成果及获奖情况 |
致谢 |
(5)石墨烯的特殊条件化学气相沉积技术及其在LED中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 石墨烯的发展历史 |
1.2 石墨烯的结构和性质 |
1.2.1 石墨烯的晶格结构 |
1.2.2 石墨烯的能带结构 |
1.2.3 石墨烯的光学性质 |
1.2.4 石墨烯的电学性质 |
1.2.5 石墨烯的热学性质 |
1.2.6 石墨烯的力学特性 |
1.2.7 石墨烯的化学特性 |
1.3 本课题研究现状 |
1.4 本论文的研究内容和研究意义 |
第二章 石墨烯的制备、转移、表征和应用 |
2.1 石墨烯的制备方法 |
2.1.1 机械剥离法 |
2.1.2 SiC外延生长法 |
2.1.3 氧化还原法 |
2.1.4 有机合成法 |
2.1.5 化学气相沉积法 |
2.2 冷壁化学气相沉积系统 |
2.3 石墨烯的转移方法 |
2.3.1 腐蚀基底法 |
2.3.2 鼓泡法 |
2.4 石墨烯的表征技术 |
2.4.1 光学显微镜 |
2.4.2 扫描电子显微镜 |
2.4.3 透射电子显微镜 |
2.4.4 拉曼光谱 |
2.4.5 原子力显微镜 |
2.5 石墨烯的应用 |
2.5.1 半导体光电器件 |
2.5.2 微电子器件 |
2.5.3 储能器件 |
2.5.4 复合材料 |
2.6 本章小结 |
第三章 石墨烯在超高温条件下的CVD生长和转移 |
3.1 石墨烯在金属铼表面生长过程研究 |
3.1.1 CVD生长用设备和材料 |
3.1.2 CVD生长过程 |
3.1.3 最佳生长条件 |
3.1.4 石墨烯的SEM测试 |
3.1.5 石墨烯的TEM测试 |
3.1.6 石墨烯的迁移率测试 |
3.1.7 石墨烯在铼表面的生长机制 |
3.2 石墨烯在金属钽表面生长过程研究 |
3.2.1 CVD生长过程 |
3.2.2 Ta-C化合物 |
3.2.3 石墨烯的光学显微镜测试 |
3.2.4 石墨烯的拉曼光谱测试 |
3.2.5 石墨烯在钽表面的生长机制 |
3.3 石墨烯的转移过程研究 |
3.3.1 鼓泡转移法 |
3.3.2 腐蚀转移法 |
3.3.3 一种高效的石墨烯转移方法 |
3.4 本章小结 |
第四章 鼓泡法转移石墨烯过程的电学模型研究 |
4.1 鼓泡法转移石墨烯的基本过程 |
4.2 鼓泡法转移石墨烯的电学模型 |
4.2.1 基本电路模型 |
4.2.2 屏蔽效应 |
4.2.3 阳极电解法 |
4.3 电解液对转移过程的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 石墨烯在p-GaN表面低温快速生长技术研究 |
5.1 石墨烯在p-GaN表面直接生长的基础理论 |
5.2 热壁CVD法在p-GaN表面直接生长石墨烯 |
5.2.1 热壁CVD系统简介 |
5.2.2 气体流量对石墨烯质量的影响 |
5.2.3 生长时间对石墨烯质量的影响 |
5.2.4 结果与讨论 |
5.3 冷壁CVD法在p-GaN表面直接生长石墨烯 |
5.3.1 生长过程 |
5.3.2 衬底的X射线衍射表征 |
5.3.3 生长条件对石墨烯的影响 |
5.3.4 扫描电子显微镜表征 |
5.3.5 原子力显微镜表征 |
5.3.6 X射线光电子能谱表征 |
5.4 超薄铜层在石墨烯直接生长技术中的应用 |
5.4.1 生长过程 |
5.4.2 拉曼光谱表征 |
5.4.3 扫描电子显微镜表征 |
5.4.4 原子力显微镜表征 |
5.4.5 X射线光电子能谱表征 |
5.5 GaN基 LED的制备和性能研究 |
5.5.1 GaN基 LED简介 |
5.5.2 GaN基 LED的制备工艺 |
5.5.3 p-GaN表面直接生长石墨烯作为透明导电层 |
5.5.4 Cu/p-GaN表面直接生长石墨烯作为透明导电层 |
5.6 本章小结 |
第六章 石墨烯在ITO表面低温快速生长技术研究 |
6.1 石墨烯在ITO/p-GaN表面的低温快速生长 |
6.1.1 理论基础 |
6.1.2 生长条件 |
6.1.3 拉曼光谱表征 |
6.1.4 表面形貌分析 |
6.1.5 表面元素分析 |
6.2 碳薄膜在ITO表面的低温快速生长 |
6.2.1 生长条件 |
6.2.2 结果与讨论 |
6.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士期间所取得的成果 |
致谢 |
(6)LED光效及热特性分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 LED发展历史及目前产业发展状况 |
1.2 LED应用领域 |
1.3 LED中载流子的复合机制和量子效率下降问题 |
1.4 量子阱LED |
1.5 LED的散热 |
1.6 本论文的研究工作和章节安排 |
参考文献 |
第二章 正向小电流LED结温检测方法 |
2.1 引言 |
2.2 LED结温检测方法 |
2.3 正向小电流测LED结温的理论模型和实验步骤 |
2.4 实验结果与分析 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 LED自热效应对量子效率影响的研究 |
3.1 引言 |
3.2 LED量子效率测量方法 |
3.3 LED量子效率测量实验及结果 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 LED能量转换效率下降分析 |
4.1 引言 |
4.2 理论分析 |
4.3 实验过程及结果 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 LED数值模拟分析及其散热优化 |
5.1 引言 |
5.2 网格分布 |
5.3 数学物理模型 |
5.4 LED散热翅片优化 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
攻读博士学位期间发表的论文和专利 |
致谢 |
(7)SiC衬底上GaN基绿光LED的制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 Ⅲ族氮化物半导体材料的基本性质 |
1.3 LED的工作原理与制备工艺 |
1.3.1 LED的工作原理 |
1.3.2 LED的制备工艺 |
1.4 半导体材料的外延生长工艺 |
1.5 绿光LED的发展现状 |
1.6 本论文的主要研究内容 |
第二章 实验设备及表征方法 |
2.1 外延生长设备及器件制作工艺设备 |
2.1.1 外延生长MOCVD设备 |
2.1.2 电感耦合等离子体刻蚀及光刻设备 |
2.1.3 蒸镀设备 |
2.2 表征方法 |
2.2.1 X射线衍射技术(X-Ray Diffraction,XRD) |
2.2.2 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM) |
2.2.3 原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM) |
2.2.4 光致发光(Photoluminescence,PL) |
2.2.5 电致发光(Electroluminescent, EL) |
2.2.6 拉曼光谱测试(Raman) |
第三章 SiC衬底上高质量GaN模板的外延生长 |
3.1 GaN模板的衬底选择和处理 |
3.1.1 GaN模板的衬底选择 |
3.1.2 衬底的切割处理 |
3.1.3 衬底的清洗处理 |
3.2 AlN缓冲层对GaN模板的影响 |
3.3 梯度AlGaN缓冲层对GaN模板的影响 |
3.4 SiN_x插入层对GaN模板的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 InGaN/GaN量子阱绿光LED的制备 |
4.1 InGaN/GaN量子阱绿光LED的结构设计 |
4.2 绿光LED材料特性的分析与研究 |
4.3 InGaN/GaN量子阱绿光LED电极的选取及制备 |
4.4 绿光LED电学性质的分析与研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(8)InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 应变、应变补偿量子阱及能带理论 |
1.3 半导体激光器的基本原理和理论参数 |
1.3.1 粒子数反转和光增益 |
1.3.2 阈值条件和增益分布 |
1.3.3 激光谐振腔 |
1.4 半导体激光器光电特性及主要参数 |
1.4.1 半导体激光器的量子效率 |
1.4.2 量子阱激光器的阈值电流密度,特征温度的分析 |
1.5 量子阱激光器In GaAs阱层/GaAsP垒层的界面结构 |
1.5.1 温度对生长In GaAs/GaAsP界面结构的影响 |
1.5.2 势垒高度对In GaAs/GaAsP界面结构及载流子输运的影响 |
1.5.3 不同偏角的GaAs衬底对InGaAs/Ga AsP界面结构的影响 |
1.6 选题意义和研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 研究内容 |
参考文献 |
第二章 半导体材料的制备与表征 |
2.0 引言 |
2.1 外延材料的制备 |
2.2 半导体材料的表征手段 |
2.2.1 高分辨X射线衍射仪 |
2.2.2 半导体光致发光 |
2.2.3 原子力显微镜 |
2.2.4 拉曼光谱 |
2.2.5 其它表征手段 |
2.3 本章小结 |
参考文献 |
第三章 温度对应变补偿量子阱中阱/垒界面结构的影响 |
3.1 引言 |
3.2 In GaAs/GaAsP多量子阱的制备与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
3.3.2 AFM表面形貌分析 |
3.3.3 SIMS界面分析 |
3.3.4 PL光谱分析 |
3.3.5 I–V曲线电学特性分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 势垒高度对In GaAs/GaAsP多量子阱载流子的传输的影响及光电性质 |
4.1 引言 |
4.2 量子阱材料的生长、器件制备与性能测试 |
4.2.1 量子阱材料的生长 |
4.2.2 器件制备 |
4.2.3 性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 HRXRD分析 |
4.3.2 表面反射率分析 |
4.3.3 AFM表面形貌分析 |
4.3.4 PL光谱分析 |
4.3.5 拉曼光谱分析 |
4.3.6 理论仿真分析 |
4.3.7 激光器件分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 衬底偏角对In GaAs/GaAsP多量子阱的光致发光以及结构性质的影响 |
5.1 引言 |
5.2 量子阱材料的制备与表征 |
5.2.1 量子阱材料的制备 |
5.2.2 性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 HRXRD与表面反射率分析 |
5.3.2 拉曼光谱分析 |
5.3.3 AFM表面形貌分析 |
5.3.4 变温PL光谱分析 |
5.4 本章结论 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
博士学位论文独创性说明 |
攻读博士期间取得的科研成果 |
发表的论文 |
申请专利 |
致谢 |
(9)金属与介质纳米结构的局域耦合、光性质调控及发光器件应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 介质纳米结构的“光管理”及其应用 |
1.2 表面等离激元共振及其增强光学过程 |
1.2.1 等离激元的基本特性 |
1.2.2 等离激元的数值分析方法 |
1.2.3 表面等离激元增强光学过程 |
1.3 本文工作的研究内容和意义 |
参考文献 |
第二章 介质及金属纳米结构的可控制备备 |
2.1 团簇束流与团簇沉积 |
2.2 基于团簇束流的氧化物介质纳米结构的可控制备 |
2.2.1 掠角沉积(GlancingAngle Deposition) |
2.2.2 氧化物多孔纳米结构的制备 |
2.3 Ag纳米粒子点阵的可控制备 |
2.3.1 基于团簇束流的Ag纳米粒子点阵的可控制备 |
2.3.2 固态薄膜退湿(Solid-State Dewetting of thin film)法制备Ag纳米粒子点阵 |
2.4 GaN基蓝光发光二极管(LED,light emtting diodes)的制备 |
2.5 透明导电薄膜ITO的制备 |
本章小结 |
参考文献 |
第三章 介质纳米粒子多孔薄膜的光学减反和全内反射光提取特性 |
3.1 多孔介质减反膜 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 抗反射(减反)的基本概念 |
3.1.3 抗反射的实现 |
3.1.4 基于团簇束流沉积制备的TiO_2多孔减反膜 |
3.2 多孔介质纳米粒子薄膜提取全内反射光的研究 |
3.2.1 全内反射和表面隐逝波 |
3.2.2 多孔介质纳米粒子薄膜用于全内反射条件下光提取的实验验证 |
3.2.3 多孔介质纳米粒子薄膜提取全内反射光机理研究 |
3.3 TiO_2多孔纳米粒子薄膜提取全内反射光增加LED光提取效率的研究 |
3.3.1 GaN表面TiO_2多孔纳米结构的全内反射光提取效率 |
3.3.2 TiO_2多孔纳米粒子薄膜增强LED的光电性能分析 |
3.4 ZnO纳米粒子多孔薄膜及其复合结构提取全内反射光增加LED光提取效率的研究 |
3.4.1 ZnO纳米粒子多孔薄膜的全内反射光提取效率 |
3.4.2 ZnO多孔纳米粒子薄膜/多重微米倾斜微纳复合结构增加LED光提取效率 |
3.5 聚苯乙烯微球/ZnO纳米粒子多形性复合结构提取全内反射光增加LED光提取效率的研究 |
3.5.1 PS/ZnO多形性结构的全内反射光提取效率 |
3.5.2 PS/ZnO多形性结构的有效折射率 |
3.5.3 PS/ZnO多形性结构增加LED光提取效率 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 金属纳米粒子表面等离激元散射提取全内反射光 |
4.1 金属纳米粒子点阵等离激元共振光散射 |
4.1.1 纳米粒子的光散射理论 |
4.1.2 Ag纳米粒子等离激元共振光散射 |
4.1.3 耦合Ag纳米粒子点阵等离激元共振光散射 |
4.2 Ag纳米粒子点阵等离激元共振散射提取全内反射光的研究 |
4.2.1 Ag纳米粒子点阵制备及表征 |
4.2.2 Ag纳米粒子点阵表面等离激元散射提取全内反射光 |
4.2.3 通过Ag纳米粒子点阵由背向散射提取全内反射光 |
4.2.4 Ag纳米粒子修饰的LED的光学和电学性能分析 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 金属纳米粒子/介质/金属膜复合结构的光全吸收、局域场增强及表面增强拉曼研究 |
5.1 引言 |
5.2 全吸收效应的物理机制 |
5.3 Ag纳米粒子/介质层/Ag膜全吸收结构的表面吸收率调控 |
5.3.1 Ag纳米粒子/介质层/Ag膜复合结构的制备 |
5.3.2 Ag纳米粒子/介质层/Ag膜复合结构的表面吸收率测量 |
5.4 Ag纳米粒子/介质层/Ag膜全吸收结构的表面增强拉曼研究 |
本章小结 |
参考文献 |
第六章 论文工作总结和展望 |
攻读博士学位期间已发表和待发表的学术论文 |
致谢 |
(10)InGaN异质结构及其太阳能光电化学电池分解水制氢技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 光电化学电池的原理与结构 |
1.1.1 太阳能光电化学电池的基本原理 |
1.1.2 太阳能光电化学电池的结构 |
1.2 光电极材料选择及研究进展 |
1.2.1 光电极材料选择规则 |
1.2.2 光电化学电池发展简史 |
1.3 影响太阳能光电化学电池转化效率的因素 |
1.4 提高太阳能光电化学电池转化效率的方法 |
1.5 Ⅲ族氮化物概述与发展历史 |
1.6 论文结构与研究内容 |
参考文献 |
第二章 C面INGAN/GAN异质结生长与性质研究 |
2.1 引言 |
2.2 INGAN合金薄膜MOCVD生长 |
2.2.1 生长温度对InGaN薄膜的影响 |
2.3 INGAN合金薄膜缺陷分析 |
2.3.1 InGaN合金薄膜中缺陷形貌与形成机制 |
2.3.2 InGaN合金薄膜中缺陷对光学性质的影响 |
2.4 INGAN/GAN子阱结构MOCVD生长 |
2.4.1 InGaN/GaN p-i-n异质结结构 |
2.4.2 InGaN/GaN多量子阱(MQW)结构 |
2.5 本章总结 |
参考文献 |
第三章 IN_xGA_(1-x)N薄膜光电化学电池研究 |
3.1 引言 |
3.2 INGAN材料光电化学电池工作原理与实验方法 |
3.3 INGAN合金薄膜光电极制备 |
3.4 INGAN合金薄膜光电极光电化学性能研究 |
3.5 掺杂对光电化学性能影响研究 |
3.6 表面处理对光电化学性能影响研究 |
3.7 本章总结 |
参考文献 |
第四章 INGAN/GAN材料P-I-N异质结光电化学电池研究 |
4.1 引言 |
4.2 INGAN/GAN材料P-I-N异质结光电极器件设计与制备 |
4.3 INGAN/GAN材料P-I-N异质结光电极器件性能研究 |
4.4 INGAN/GAN材料P-I-N纳米光电极器件研究 |
4.4.1 InGaN/GaN材料p-i-n纳米光电极器件制备 |
4.4.2 InGaN/GaN材料p-i-n纳米光电极器件光电化学性能研究 |
4.5 本章总结 |
参考文献 |
第五章 INGAN/GAN多量子阱(MQW)光电化学电池研究 |
5.1 引言 |
5.2 INGAN/GAN多量子阱(MQW)光电化学电池设计与制备 |
5.3 INGAN/GAN多量子阱(MQW)纳米结构光电极研究 |
5.3.1 InGaN/GaN多量子阱(MQW)纳米结构光电极制备 |
5.3.2 InGaN/GaN多量子阱(MQW)纳米结构光电极性能研究 |
5.3.3 极化电场调控对光电极器件的影响 |
5.4 纳米结构光电极的辅助光学设计与研究 |
5.4.1 DBR结构设计与制备 |
5.4.2 DBR结构对纳米光电极器件性能的影响 |
5.5 本章总结 |
参考文献 |
第六章 结论 |
致谢 |
攻读博士研究生期间发表学术论文,参加学术会议和申请专利情况 |
四、AlGaInP/GaInP多量子阱的拉曼光谱(论文参考文献)
- [1]复合成核层对InGaN基黄光LED内量子效率的影响[J]. 宫丽艳,唐斌,胡红坡,赵晓宇,周圣军. 发光学报, 2021
- [2]InGaN/GaN微米阵列结构的生长调控及光学性能研究[D]. 张利繁. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]基于显微高光谱的LED二维结温检测技术研究[D]. 金剑. 厦门大学, 2019(07)
- [4]GaN基LED发光动力学及失效机理研究[D]. 彭樟保. 厦门大学, 2019(07)
- [5]石墨烯的特殊条件化学气相沉积技术及其在LED中的应用[D]. 樊星. 北京工业大学, 2019
- [6]LED光效及热特性分析研究[D]. 林思棋. 厦门大学, 2018(07)
- [7]SiC衬底上GaN基绿光LED的制备研究[D]. 李宝珠. 吉林大学, 2017(01)
- [8]InGaAs/GaAsP量子阱界面结构及其激光器件性能研究[D]. 董海亮. 太原理工大学, 2016(08)
- [9]金属与介质纳米结构的局域耦合、光性质调控及发光器件应用[D]. 毛鹏. 南京大学, 2015(05)
- [10]InGaN异质结构及其太阳能光电化学电池分解水制氢技术研究[D]. 陶涛. 南京大学, 2015(01)