具有光子循環結構之氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體其光電特性之探討

Abstract

　　本論文主要針對具有光子循環結構之氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體其光電特性作相關探討。光子循環結構發光二極體(photon-recycling structure light-emitting diodes，PRSLEDs)元件透過於傳統電激發近紫外光垂直式結構發光二極體(vertical light-emitting diodes，VLEDs)元件上增加藍/綠光轉換層(converter)多重量子井(multiple quantum well，MQW)結構，使部分電激發近紫外光光子受轉換層吸收後輻射複合釋放出光激發藍/綠光，與傳統電激發藍/綠光二極體之發光機制有所差異。 　　光子循環結構發光二極體之設計相較於傳統電激發垂直式結構發光二極體而言，元件電特性明顯獲得改善。401nm近子外光波段之垂直式結構發光二極體於增加30對(pairs)綠光轉換層量子井結構之後，串聯電阻(series rsisitance)值由0 682Ω下降至0 557Ω；外加逆向偏壓於-20V之漏電流(reverse leakage current)值由-0 943μA下降為-0 288μA。417nm發光波段之垂直式結構發光二極體於增加25及50對之藍光轉換層量子井結構之後，串聯電阻值由0 686Ω分別降低為0 550Ω與0 612Ω；於-20V外加逆向偏壓下漏電流亦由-1 639μA下降至-0 681μA及-0 362μA。表示添加藍/綠光多重量子井轉換層，能夠使元件結構應力降低，磊晶層品質獲得改善、晶格缺陷數目減少，電特性表現便較佳。藉由拉曼散射(Raman scattering)光譜量測所呈現之峰值位移趨勢，亦可驗證此一推論。 　　針對元件發光特性作探討，由於光子循環結構發光二極體之藍/綠光為光激發機制出光，光子激發轉換層使載子能夠較均勻分布於轉換層中各個量子井，相較於電注入機制，載子大部分集中於靠近元件p型區(p-side)之少數幾個量子井而言，主動區(active region)體積大幅提升，使得多重量子井結構中電子溢流(electron leakage)、歐傑複合(Auger recombination)效應及電流擁擠(current crowding)所致元件熱效應等現象減少。因此於高電流注入下，其效率衰退(efficiency droop)現象相較於垂直式結構發光二極體之電激發藍/綠光可獲得明顯的改善。因此透過光子循環結構之設計，利用光激發光取代電激發光機制，能夠作為改善氮化銦鎵/氮化鎵系列之藍/綠光發光二極體效率衰退現象之途徑。

Date of Award	2015 Jul 30
Original language	Chinese
Supervisor	Jinn-Kong Sheu (Supervisor)