LED晶体质量与结构设计对发光性能的影响
从器件结构上提高LED发光效率
从器件结构上提高LED的发光效率摘要：本文从器件结构上讨论论如何提高LED的发光效率关键词：内量子效率、散热、抑制内部全反射从1962年成功开发发光二极管以来，发光二极管的发光效率逐年提高。
更是由于新材料的使用，LED的亮度取得突破性进展。
但直至今天，发光二极管的发光效率依旧可以继续提高，使之可以真正替代传统光源应用于社会中。
发光二极管的发光效率，可以由内量子效率、光提取效率、外量子效率来衡量。
由于外量子效率与内量子效率、光提取效率是相关的，所以，要提高发光效率，就是要尽量提高以上内量子效率和光提取效率。
1、提高内量子效率所谓LED器件的内部量子效率，其实就是LED芯片本身的电光转换效率，主要与LED芯片本身的特性（如芯片材料的能带、缺陷、杂质）、芯片的垒晶组成及结构等相关。
之前人们致力于从芯片材料本身去提高这一参数。
如今，内量子效率理论值已达70%，几乎已经是其理论极限。
但在实际情况下，LED工作时产生的热量将会使LED芯片中载流子复合效率下降，从而降低LED发光效率。
在器件结构上，增强LED芯片的散热，从而间接提高内量子效率，提高发光效率。
1.1、使用硅或碳化硅衬底。
目前LED上广泛采用的是蓝宝石衬底，但蓝宝石导热性差，不利于LED芯片散热。
作为新型衬底，硅或碳化硅的导热性能是良好的。
1.2、采用芯片倒装技术。
采用芯片倒装技术后，LED芯片衬底朝外，电极朝内，有利于芯片散热。
1.3、大功率管采用铜基热衬及吕基散热器组装模式。
2、提高光提取效率由于MOCVD外延生长技术和多量子阱结构(MQW)的引入，使LED的内量子效率超过80%，提高的空间不大。
反而在光提取效率方面，由于内部全反射，提取效率一直非常低（低于20%），成为抑制发光效率的主要原因。
因此，抑制内部全反射是提高光提取效率的关键。
2.1、改进环氧树脂外壳2.1.1、采用光学增透膜。
在环氧树脂外壳上增加一层光学增透膜，使反射光干涉相消，入射的光线除了被材料本身吸收外将完全透过。
影响LED光效的因素
影响LED光效的因素
影响LED光效的因素
光效是评价LED器件将电转化成可见光的能力。
光效的高低本质取决于两个方面，一是发光部件（芯片、荧光粉）的电光转化能力；二是辅助部件（支架、硅胶）对光提取的能力。
影响LED光效的因素如下：
芯片：芯片品质的高低决定了电光转化效率，影响光效的主要原因。
荧光粉：荧光粉的量子效率（直观上表现为亮度），量子效率越高LED器件光效越高。
荧光粉量子效率提高一般会伴随着粒径的增大，粒径增大会使沉降严重导致LED器件点胶工艺不易控制、良品率低，荧光粉厂家追求保证光效的前提下尽量降低荧光粉粒径及粒径分布。
荧光粉在硅胶中的分布对光效影响不大但对光品质影响更为明显，如COB产品会采用离心的方式时荧光粉沉积到芯片上来提高出光均匀性，但会增加荧光粉的用量。
支架：支架的材质（如铜、银、铁等）影响散热间接影响芯片性能而影响光效；支架反射杯材质（如PPA、PCT、EMC等）、反射杯底部镀银层镜面平整度和厚度影响光提取率。
硅胶：硅胶因折射率不同导致光提取率不同间接影响光效，折射率越高光提取率越高，但不同折射率硅胶的选择除考虑光效外要结合LED器件的功率、发光面积等。
另外类似金线、底胶、银胶品质因影响电导率及导热等方面的性能会间接影响电导率。
LED芯片的发光性能分析与优化
LED芯片的发光性能分析与优化LED芯片作为目前最为先进、使用范围最广泛的光电器件之一，已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而，就像任何一种科技产品一样，LED芯片在不断发展中也存在着一系列的问题和局限性。
其中，LED芯片的发光性能就是一个比较突出的问题。
一、LED芯片的发光性能问题在LED芯片的使用过程中，其中最为关键的性能便是发光性能。
LED芯片的发光亮度、光谱、颜色温度、亮度均匀性等方面的问题，直接关系到人们的视觉效果和使用感受。
而LED芯片的发光性能问题主要表现在以下几个方面：1、发光效率低下：LED芯片的发光效率虽然比传统光源要高，但是却还存在着不足之处。
LED芯片的发光效率主要受到其发光材料、制程技术、芯片封装等方面的影响。
2、色温不匹配：LED芯片的色温不匹配，在使用过程中很容易出现发光不均匀的问题，给人们的视觉造成不良影响。
3、色彩还原差：由于光谱不连续，LED芯片的色彩还原差也会直接影响到人们的视觉效果。
在部分应用场合，LED芯片的这一问题甚至会造成严重后果。
4、光衰问题：光衰是LED芯片性能的常见问题，随着发光时间的延长，LED芯片的亮度逐渐降低。
在保证长期使用效果的前提下，提高LED芯片的光衰寿命，也是当前LED芯片技术研发的一项重要目标。
二、优化LED芯片的发光性能针对LED芯片发光性能存在的问题，技术研发领域对其进行了长期的研究，逐步取得了一系列的优化成果。
下面，我们将从几个方面看一看，如何优化LED芯片的发光性能。
1、选用高效发光材料LED芯片的发光效率主要受其发光材料的影响，如果能够选用更加优质、高效的发光材料，便可以直接提高LED芯片的整体性能。
常用的LED发光材料有氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）等，这些材料的选择和应用能够有效减少光损耗，提高LED芯片的发光效率。
2、改进制程技术制程技术是影响LED芯片发光性能的另一个主要因素。
通过对制程技术的优化和改进，可以提高LED芯片的制造精度和制造效率，从而提高LED芯片的发光性能。
光电材料的结构与性能关系研究
光电材料的结构与性能关系研究光电材料作为一种新型材料，近年来得到了越来越多的关注和应用。
它具有光电转换效应，能够将光能转化为电能或热能，广泛应用于光电器件、能源储存和传输等领域。
光电材料的性能直接关系到其结构，因此，研究光电材料的结构与性能关系，对于提高材料的性能和开发新型的光电材料具有重要意义。
光电材料的结构是指材料的原子、分子排列方式以及晶体结构。
不同的结构对材料的性能产生重要影响。
以半导体材料为例，常见的结构包括晶体和非晶体。
晶体结构具有周期性和有序性，原子排列紧密有序。
这种结构使得晶体材料具有良好的电导性和光学性能。
非晶体结构则是指原子排列无序，缺乏规律性。
与晶体相比，非晶体材料电导性较差，但在吸收、传输和发射光等方面具有独特的性能。
此外，光电材料的结晶度、晶体缺陷以及结晶方向等也对其性能产生影响。
光电材料的性能主要包括光学性能、电学性能和热学性能。
光学性能是指材料对光的吸收、透射和反射等特性。
不同的结构对光学性能有着直接影响。
以光学吸收性能为例，晶体结构中的电子能级分布连续，能带结构清晰，能够实现高光吸收率和低光反射率。
而非晶体结构由于原子排列无序，导致电子能级分布带宽较宽，光吸收率较低。
电学性能是指材料对电流的导电和电场的响应等特性。
结构对电学性能的影响主要体现在材料的载流子浓度和迁移率上。
晶体材料由于原子排列有序，能够保持较高的载流子浓度和迁移率。
热学性能则是指材料对热能的传导、扩散和稳定性等特性。
结构对热学性能的影响表现在热导率和热膨胀系数等方面。
在研究光电材料的结构与性能关系时，建立合适的实验方法和模型是必不可少的。
常用的实验方法包括X射线衍射、透射电镜和扫描电子显微镜等。
这些手段能够观察和分析材料的结构形貌，并通过衍射模式、晶格常数和晶胞参数等参数来描述材料的结构。
除此之外，也可以利用密度泛函理论等理论计算方法，在理论上分析和预测光电材料的结构和性质。
通过实验和理论相结合的方法，可以更全面地研究光电材料的结构与性能关系。
发光二极管技术和发光材料优化
发光二极管技术和发光材料优化发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）作为一种新型的光电器件，在诸多领域中展现出其巨大的潜力。
它具有高效、节能、长寿命等优越特性，因此被广泛应用于照明、显示、通信等领域。
本文将从两个方面展开，分别介绍发光二极管技术的优化和发光材料的优化。
一、发光二极管技术的优化1. 发光二极管结构优化发光二极管的结构设计对于其性能的提升至关重要。
一种常见的结构是GaN基底的异质结构，其中GaN是石榴石晶体结构的化合物半导体材料。
通过调整异质结构的电子能带间距和形状，可以在发光二极管中实现不同颜色的光发射，从而满足不同应用需求。
此外，设计优化还可包括尺寸和形状的调整。
研究表明，较小的发光二极管颗粒对电子-空穴复合和发光效率具有更好的控制能力。
通过纳米级别的设计精确控制光的发射特性，可以实现更高的亮度和更广的发光角度，提升发光二极管的可靠性和实际应用性。
2. 发光二极管的电流注入和散热优化电流注入是发光二极管中的一个关键过程，对发光效率和寿命有着重要影响。
提高电流注入效率可以通过优化发光二极管的电极结构和材料，以及减少电流注入的损失。
同时，发光二极管在工作过程中会产生大量热量，散热问题也是一个需要优化的方面。
散热不良会导致发光二极管光衰，影响其光电转换效率和寿命。
优化散热可以通过选用有效的散热材料，并设计合适的散热结构，以增强发光二极管的散热效果，提高其可靠性和寿命。
二、发光材料的优化1. 化合物半导体发光材料优化发光二极管的核心组成部分是化合物半导体材料，这些材料在不同元素的掺杂下可以实现不同颜色的光发射。
为了优化发光效率和色彩纯度，提高其应用性能，可以通过调整化合物半导体材料的能带结构和晶体缺陷来进行优化。
通过引入合适的杂质原子或掺杂元素，可以调整能带结构，降低电子-空穴复合的过程，提高发光效率。
此外，优化晶体缺陷可以减少非辐射衰减，进一步提高发光效率和寿命。
led的芯片大小和发光强度关系
led的芯片大小和发光强度关系？LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。
常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。
另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。
LED发光效率影响因素_led灯发光效率_LED发光效率影响因素
芯片数 激发源 发光材料 发光原理
1
蓝色LED InGaN/YAG InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
蓝色LED InGaN/荧光粉 I nGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
蓝色LED ZnSe 由薄膜层发出的蓝光和在 基板 上激发出的黄光混色成白光
表 二 单 颗 白 色L ED 的 效 能 进展
年份
发光效能(流明/瓦)
备注 1998 5
199 15 相若白炽灯
2001 25 相若卤钨灯
2005 50
估计
表三 长远发展目标
单颗白色LED 输入功率 10瓦
发光效能 100流明/瓦 输出光能 1000流明/瓦
在现有的发光效率下，如果需要一定程度高辉度，期望因为增加电流量来产生较大亮度的话，这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流，或者利用将数颗小型LED封装在同一个模组之中，来实现封装模组对电流量容许值的提高。在目前的发光效率下，热效应也会成比例的上升，另外，大面积LED 比小面积LED的电阻来得要高，使得大面积LED本身的效应也比较大，如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话，将会陷入一个因LED本身价格，和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中，这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的，而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化，对其使用寿命也有很大的影响。
多个 多种光色的LED InGaN、GaP
AlInGaP 将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED
采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
LED封装材料研究及发光特性优化
LED封装材料研究及发光特性优化LED（Light Emitting Diode）作为一种半导体光源，具有高效节能、寿命长、色彩丰富等众多优点，已经广泛应用于照明、显示、通信等领域。
而在LED的封装过程中，封装材料的选择和设计对于LED的发光特性具有重要影响。
因此，LED封装材料的研究及发光特性的优化是提高LED照明品质和效能的关键之一。
LED的封装材料主要包括封装底板、导热胶、胶水及透镜等。
首先，封装底板的选择对于LED的热释放和散热具有重要作用。
优秀的封装底板应具备良好的导热性能和较低的导热系数，以确保LED芯片的温度在一个合适的范围内，避免温升对发光效果的影响。
在实际应用中，金属铝是常见的封装底板材料，其导热性能较好，并且价格相对较低。
此外，还可以采用复合材料封装底板，如铝基复合材料（Aluminum Based Composite Material），其中添加了碳纤维等导热材料，进一步提高了导热性能。
其次，导热胶是LED封装材料中的重要组成部分，用于固定LED芯片并传导热量。
导热胶的选择应考虑其导热性能、粘接强度和耐高温性能。
常用的导热胶有硅胶和环氧树脂胶。
硅胶通常具有较好的导热性能和耐高温性能，并且易于加工和操作。
然而，硅胶容易老化和分解，导致LED封装过程中的副产物对发光效果产生负面影响。
相比之下，环氧树脂胶具有较好的稳定性和耐久性，但在导热性能上稍逊一筹。
因此，在实际应用中，需要根据LED封装的具体要求平衡导热性能和稳定性，选择合适的导热胶。
胶水在LED封装材料中起到固定和密封的作用。
优秀的胶水应具备良好的粘接强度、耐高温性能和抗紫外线能力。
当前，有机硅胶（Silicone Adhesive）被广泛应用于LED封装过程中。
有机硅胶具有良好的粘接性能和耐高温性能，而且具有较低的介电常数，有助于提高LED的光效。
此外，为了确保LED的密封性，胶水还要具备一定的耐环境腐蚀性，以防止湿度、氧气和化学物质对LED的损害。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第37卷 第11期2009年 11月 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版)J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Natural Science Edition )Vol.37No.11 Nov. 2009收稿日期:2009206202.作者简介:严 晗(19822),男,博士研究生;甘志银(通信作者),副教授,E 2mail :ganzhiyin @.基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50835005).L ED 晶体质量与结构设计对发光性能的影响严 晗a ,b 刘 胜a ,b ,c 徐静平a 甘志银b ,c(华中科技大学a 电子科学与技术系;b 武汉光电国家实验室;c 机械科学与工程学院,湖北武汉430074)摘要:以金属有机物化学气相沉积(MOCVD )设备生长的4片蓝宝石衬底氮化镓基发光二极管(L ED )外延片为样品,对氮化镓基L ED 的发光性能的影响因素进行了对比分析.采用场发射扫描电子显微镜(FSEM )观测湿法腐蚀前后的样品表面缺陷形貌,用X 射线衍射(XRD )检测样品的晶体质量,通过室温光致荧光光谱(R T 2PL )及光学积分球对样品的发光特性进行了测量和分析.结果表明:结构设计对提高L ED 发光性能的影响大于晶体质量的影响,优化L ED 光学、电学结构是提高氮化镓基L ED 发光性能的关键手段.关 键 词:氮化镓;发光二极管;X 射线衍射;光致荧光光谱;薄膜中图分类号:TN312.8 文献标识码:A 文章编号:167124512(2009)1120054203Influence of L ED ′s crystal quality and structuredesign on its luminescence performanceYan H ana ,b L i u S heng a ,b ,c X u J i ng pi ng a Gan Zhi y i n b ,c(a Department of Electronic Science and Technology ;b Wuhan National Laboratory for Optoelectronics ;c College of Mechanical Science and Engineering ,Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :The factors influencing luminescence performance of sapp hire subst rate GaN 2based light 2e 2mitting diode (L ED )was comprehensively.The surface morp hology defect s before and after wet etch 2ings were observed by field emission scanning elect ron micro scope (FSEM ).The crystal qualities were determined t hrough X 2ray diffraction (XRD ).The luminescence properties were analyzed by a room temperat ure p hotoluminescence spect ro scopy (R T 2PL )and optical integrating sp here.The result s show t hat t he st ruct ural design is more important t han t he crystal quality in improving t he lumines 2cence performance of light 2emitting diode.The optical and electrical st ruct ure optimization is a key way to imp rove t he luminescence properties of GaN 2based L ED.K ey w ords :gallium nitride ;light 2emitting diodes ;X 2ray diff raction ;p hotoluminescence spect ro scopy ;t hin films 氮化镓(GaN )具有直接带隙宽、电子迁移率高以及热、化学稳定性高等优点,作为第三代化合物半导体材料,其相关半导体器件在大屏幕显示、白光照明、激光打印、大功率高频电子器件制备等领域有非常广阔的应用[1,2].目前实用的氮化镓器件是以异质外延的方法生长在蓝宝石、碳化硅(SiC )或硅(Si )等衬底材料上.氮化镓外延层和衬底材料之间存在大的晶格失配和热失配,氮化镓外延薄膜材料在制备过程中会产生大量晶体缺陷,在硅衬底氮化镓外延生长中尤为明显[3,4].氮化镓外延材料中的高位错缺陷作为非辐射复合中心,严重限制了量子发光效率的提高,进而影响总体发光性能[5,6].提高L ED 发光性能主要有两种途径:一是通过优化衬底和工艺,减少材料位错密度,改进氮化镓材料质量,提高L ED 的量子效率[7];二是优化光学结构设计,例如表面粗化等方法可以显著提高L ED 的出光效率[8,9].室温光致荧光光谱(R T 2PL )已经成为氮化镓薄膜光学及晶体质量检测的重要手段之一.扩展缺陷、本征缺陷以及杂质等不仅影响氮化镓L ED 发光的主峰强弱及偏移,同时也引起远离氮化镓带边的绿色、黄色发光[10].此外外延薄膜中光学结构的引入也会改变材料的发光性能.本研究通过使用场发射扫描电子显微镜(FSEM )和X 射线衍射(XRD )所获得的氮化镓薄膜表面形貌和晶体质量所展现的缺陷,与其室温光致荧光发光谱进行比较,分析外延层晶体质量对发光特性的影响,结合光学积分球的测量结果,探讨影响外延薄膜发光性能的主要因素.1 实验方法以金属有机物化学气相沉积(MOCVD )设备生长的4个蓝宝石衬底氮化镓基L ED 外延片为分析样品.4个样品的主要结构类似,从衬底开始自下而上依次为:本征GaN 缓冲层,n 型GaN ,In GaN 量子阱结构,p 型GaN.其中样品2在p 型GaN 上进行了表面粗化的光学结构设计,表面粗化的方式为沉积多晶结构的p 型GaN 层.为了获得样品薄膜材料表面缺陷详细信息,本实验使用质量分数为40%的K O H 溶液在150℃下对样品进行湿法腐蚀,时间为8h.使用荷兰FEI 公司的Siri 2on200型场发射扫描电子显微镜对腐蚀前后的样品表面形貌进行观测.采用荷兰PANalytical 公司的X ′Pert PRO 3040/60型X 射线衍射仪对材料晶体质量进行了表征.在室温下,使用日本J ASCO 公司的FP 26500型室温荧光光谱仪对外延片400～650nm 波段的光致发光性能进行研究,激发波长为385nm ,扫描速率为500nm/min.采用光学积分球对样品电致发光性能进行分析.2 结果分析及讨论图1显示了场发射扫描电子显微镜观测样品腐蚀前后的样品表面缺陷形貌.样品表面均有一些直径约200nm 的大坑和许多直径为10nm 左右的小坑.其中,腐蚀前3个样品的表面缺陷数量及单个缺陷大小相近,如图1(a ),(e )和(g )所示;图1 湿法腐蚀前后L ED 外延材料表面缺陷形貌SEM 图腐蚀之后样品1和样品4的表面缺陷情况相似,如图1(b )和(h )所示.而由图1(c )和(d )可知,样品2在腐蚀前后的缺陷孔洞平均直径明显大于其他样品,说明表面粗化导致材料表面区域缺陷增多.样品3表面在腐蚀之后形成较为规则的腐蚀坑,如图1(e )和(f )所示,这说明KO H 溶液对氮化镓是一种各向异性的腐蚀.这些缺陷不但能对光散射,而且其形成的深能级对光致发光有较大影响.4个样品的(002)与(102)晶面双晶XRD 扫描结果如图2(a )和(b )所示.图2(c )和(d )为4个样品半峰全宽(FW HM )值的对比图.从图2(c )和(d )可知,样品2半峰全宽最大,样品4半峰全宽最小,而样品1和样品3的半峰全宽相近,可知样品2晶体质量最差,样品4晶体质量最高,而样品1和样品3晶体质量相近,由此可知XRD 测试结果与SEM 测试结果一致.图3(a )为室温下获得的4个样品的光致发光光谱.如图3(a )所示,样品的光致发光谱由一个带边发光峰和一个远离带边的发光带组成.带边发光位于425～475nm 波长范围,峰值位于450nm 附近,样品2带边发光强度最高,样品1和3发光强度相近,样品4发光强度最低.远离带边的发光带在500～600nm 波长范围,峰值位于・55・第11期 严 晗等:L ED 晶体质量与结构设计对发光性能的影响 图2 4个样品的(002)和(102)晶面XRD 扫描结果绿色可见光区域.样品1绿光发光强度很弱,样品2和3的绿光发光强度相近,而样品4的绿光区域相对其他样品有50nm 左右的红移.图3(b )为4个样品PL 谱的半峰宽值对比图,样品1～3的半峰全宽很接近,都在(18±3)nm 范围内,而样品4的半峰宽则显著大于另3个样品,表明其光学性能很低. (a )样品的PL 谱 (b )PL 谱的半峰全宽对比图3 4个样品的PL 谱测试结果图4为4个样品在光学积分球中的电致发光强度测量结果,可以看出样品2发光强度最高.样品3亮度接近样品2的亮度,而样品1的亮度只有样品3的1/2左右,样品4的亮度则远低于其他样品.这表明4个样品的发光性能差距非常大.综合以上结果及分析,样品2的表面粗化结构设计导致表面层缺陷增多,但对样品的发光性能有促进作用,样品1和样品3晶体质量相近,PL 谱测试结果也相近,但实际电致发光性能相差较大,表明样品3的实际掺杂浓度高于样品1,这是由于样品3的电学结构设计比样品1的高,导致样品3的电致发光性能优于样品1.样品4晶体质量比其他3个样品都好,但PL 谱及光学积分球测试结果却表明其发光性能很低,说明仅仅晶体质量高并不一定带来高亮度的发光性能.因图4 电致发光强度对比图此,对于L ED 器件的发光性能,结构设计优化比晶体质量的提高更为重要.参考文献[1]Li J ,Lin J Y ,Jiang H X.Growth of Ⅲ2nitride pho 2tonic structures on large area silicon substrates [J ].Applied Physics Letters ,2006,88:171909.[2]Zhang W ,Hao Q Y ,Liu C C ,et al.No mask epitax 2ial lateral overgrowth of gallium nitride on sapphire [J ].Journal of Alloys and Compounds ,2008,456:3682371.[3]Dadgar A ,Poschenrieder M ,Reiher A ,et al.Reduc 2tion of stress at the initial stages of GaN growth on Si (111)[J ].Applied Physics Letters ,2003,82(1):28230.[4]Dadgar A ,Veit P ,Schulze F ,et al.MOV PE growthof GaN on Si 2substrates and strain [J ].Thin Solid Films ,2007,515:435624361.[5]Reshchikov M A ,Jasinski J ,Weber Z L ,et al.Pho 2toluminescence f rom structural defects in GaN [J ].Physica :B ,2003,3402342:4402443.[6]Reschchikov M A ,Huang D ,He L ,et al.Manifes 2tation of edge dislocations in photoluminescence of G aN[J ].Physica :B ,2005,367:35239.[7]Niu N H ,Wang H B ,Liu J P ,et al.Enhanced lumi 2nescence of In G aN/GaN multiple quantum wells by strain reduction [J ].Solid 2state Electronics ,2007,51:8602864.[8]Fujii T ,Gao Y ,Sharma R ,et al.Increase in the ex 2traction efficiency of GaN 2based light 2emitting diodes via surface roughening [J ].Applied Physics Letters ,2004,84:8552857.[9]Huang H W ,Kao C C ,Chu J T ,et al.Improvementof In GaN 2GaN light 2emitting diode performance with a nano 2roughened p 2GaN surface[J ].IEEE Photonics Technology Letters ,2005,17:9832985.[10]康俊勇,黄启圣,小川智哉.G aN 外延层中的缺陷研究[J ].物理学报,1999,48(7):137221380.・65・ 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第37卷。