提高内量子效率IQE.ppt

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成员：安如阳、易小斌、陈荣昌、叶武海、何超文
LED外延结构的内量子效率(IQE)对芯片的发光亮度有着决定性的影响。
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有些人误解为IQE由MOCVD工艺决定，其实IQE应该是由外延材料的设计决定。
02
而国内缺少的恰恰是外延结构的设计人才，只会用设备的人不一定能够长出高质量的材料。
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半导体材料的选择
右图示出了Ⅲ-Ⅴ及Ⅱ-Ⅵ族元素的带隙(Bandgap)与晶格常数(Lattice Constant)的关系。
直接带隙和间接带隙半导体，选择哪一类半导体更能提高内量子效率呢？
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直接带隙材料的导带底与价带顶在同一K空间，电子与空穴可以有效地再复合，跃迁复合发光概率大。发光复合发光概率大对提高发光效率是必要的，因此发光二极管经常用直接跃迁型能带结构的晶体制作。
2

3

内量子效率的定义
01
内量子效率（ηint）是一个微观过程复合载流子产生的光子数与复合载流子总数之比。因为无法去计数复合载流子总数和产生的光子总数。因此一般是通过测量LED输出的光功率来评价这一效率。
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2
1
直接跃迁过程比间接跃迁过程简单，其内量子效率取决于少数载流子的辐射复合与非辐射复合的寿命。直接跃迁的内量子效率可以表示为
从上式可见，提高内量子效率主要在于提高材料的纯度、完整性和改进PN结制作工艺的完美性，以降低非辐射复合中心的浓度。
间接跃迁的复合辐射过程是通过一些发光中心来实现的，这就使得过程复杂化，间接跃迁过程的内量子效率可粗略地表示为
恰当选择发光中心，使它具有较高的浓度及适当的电离能和大的复合截面，并尽可能提高材料纯度和完整性，以降低焠灭中心的浓度，提高ηi。
辐射型复合，伴随光的辐射复合，电子与空穴复合释放的能量产生光子。
常见的复合方式：
电子与空穴的碰撞复合、
通过杂质能级的复合、
通过相邻能级的复合、
激子复合。
非辐射型复合，不伴随光辐射的复合，电子与空穴复合释放的能量转变为热量。
常见的复合方式：
伴随多数声子的复合、
俄歇复合、
器件表面的复合。
复合的类型
辐射型复合
直接带隙材料中，电子和空穴复合时，其发光跃迁有多种可能性，如图所示，图7与图8是一般AlGaInP红光LED产生光的原理，而图9是AlGaInN的蓝光及绿光LED的产生原理


，
局部束缚激子的复合
因杂质而产生的发光再复合过程
1
受主与导带复合
3
施主与受主复合
2
施主与价带复合
4
激子的再复合