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研究生: 呂俊億
研究生(外文): Chun Yi Lu
論文名稱: 氮化物發光二極體波長隨電流藍移現象之研究
論文名稱(外文): Study of blueshift in spectra of nitride light-emitting diodes
指導教授: 陳乃權
指導教授(外文): N. C. Chen
學位類別: 碩士
校院名稱: 長庚大學
系所名稱: 光電工程研究所
學門: 工程學門
學類: 電資工程學類
論文種類: 學術論文
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
論文頁數: 56
中文關鍵詞: 史塔克效應 壓電極化 藍移 侷限態
外文關鍵詞: Quantum confined Stark effects piezoelectric polarization blueshift localized states
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本論文為研究氮化物發光二極體波長隨電流藍移現象。首先,氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體在光譜現今還有許多備受爭議的問題,其中最常被討論的就是造成波長藍移的原因。目前討論的原因主要有兩種,量子局限史托克效應(Quantum Confined Stark Effect;QCSE)與能帶填滿效應(Band Filling Effect)兩種。故本實驗使用三種不同銦含量的氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體來做電致螢光量測來分析出低能端之能態密度對氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體藍移的影響。最後經由實驗證實氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體光譜中的能態密度會隨著電流改變而有所變化,而變化最主要原因是因為壓電極化(piezoelectric polarization)所造成的。進而我們判斷氮化銦鎵/氮化鎵發光二極體光譜中的藍移原因是因為壓電極化(piezoelectric polarization)所造成的。
Main purpose of this work is to measure and analyze different wavelength InGaN/GaN light emitting diode spectrum characteristics of spontaneous emission. We can extract density of states and junction temperature from light-emitting diode spontaneous emission spectrum.
Ideal quantum well structure of the spontaneous emission spectrum, by a step function and exponential decreasing function of u(hv-E)、e^(-hv/KT) multiplied by the composition. Spontaneous emission spectrum will be divided by the exponential decreasing function to e^(-hv/KT) analyze the distribution of low energy tail of the energy gap and blue shift. According to the result, we investigate the blue shift is caused by the piezoelectric effect (piezoelectric polarization) or the band filling effect (localized states). The experimental results reveal, InGaN/GaN LED's joint density of states will change with the increase of indium. And joint density of states can also cause changes in the blue LED shift will also change. Therefore may judge InGaN/GaN LED blue shift the phenomenon is the piezoelectric effect (piezoelectric polarization) creates.
目錄
指導教授推薦書
口試委員會審定書
授權書………………………………………………………………… iii
致謝……………………………………………………………………iv
中文摘要……………………………………………………………v
英文摘要………………………………………………………………vi
目錄……………………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………………viii
第一章 導論…………………………………………………………… 1
1-1前言………………………………………………… 1
1-2 背景簡介……………………………………………… 2
1-3 研究動機………………………………………… 6
1-4 InGaN材料特性…………………………………………………6
1-5研究儀器介紹…………………………………………………9
第二章 理論基礎………………………………………………………13
2-1光學性躍遷……………………………………………………13
2-1.1 光的能態密度………………………………………………15
viii
2-1.2 自發性輻射…………………………………………………21
2-1.3 吸收係………………………………………………………25
第三章 實驗量測與理論分析…………………………………………27
3-1 InGaN/GaN發光二極體變溫發光特性………………………28
3-2 InGaN/GaN發光二極體能態密度變電流特性………………29
第四章 結論…………………………………………………………43
4-1 結論……………………………………………………………43
參考文獻……………………………………………………………… 44
ix
圖目錄
第一章 導論
Fig1-1 電致螢光EL圖……………………………………………… 11
Fig1-2 (a)單色分光儀結構圖(b)單色分光儀工作原理………………12
第二章 理論基礎
Fig2-1 (a)自發輻射,(b)受激輻射,(c)受激吸收……………………15
Fig2-2 自發輻射E-k圖………………………………………………18
Fig2-3 二維能態密度圖形……………………………………………21
Fig2-4 理想二維量子井的自發輻射圖………………………………24
第三章 實驗量測與理論分析
Fig3-1 InGaN/GaN紫光LED變溫EL(nm)……………………………31
Fig3-2 InGaN/GaN紫光LED變溫EL(eV)……………………………32
Fig3-3 InGaN/GaN紫光LED變溫EL(eV)半對數座標圖……………32
Fig3-4 300K實驗值取高能量斜率範例圖…………………………33
Fig3-5接面溫度與環境溫度關係圖………………………………33
Fig3-6紫光(375nm)EL光譜圖……………………………………34
Fig3-7藍光(454nm)EL光譜圖……………………………………34
Fig3-8綠光(517nm)EL光譜圖…………………………………………35
Fig3-9 3紫光(375nm) optical joint density of stat圖……35
x
Fig3-10藍光(454nm) optical joint density of stat圖…………………36
Fig3-11綠光(517nm) optical joint density of stat圖…………………36
Fig3-12紫光(375nm) localized states + piezoelectric field……………37
Fig3-13藍光(454nm) localized states + piezoelectric field……………37
Fig3-14綠光(517nm) localized states + piezoelectric field……………38
Fig3-15紫光(375nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布……………38
Fig3-16藍光(454nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布…………39
Fig3-17綠光(517nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布…………39
Fig3-18紫光(375nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布光譜………40
Fig3-19藍光(454nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布光譜…… 40
Fig3-20 綠光(517nm) piezoelectric field乘上波茲曼分布光譜………41
Fig3-21 紫光(375nm)實際SHIFT與piezoelectric field模擬SHIFT…41
Fig3-22藍光(454nm)實際SHIFT與piezoelectric field模擬SHIFT…42
Fig3-23綠光(517nm)實際SHIFT與piezoelectric field模擬SHIFT…42
參考文獻
[1]Govind P.Agrawal,Semiconductor Lasers,American Institute of Physics,Woodbury, New York. (1994).
[2]G.F.Neumark, “Defect in wide band gap II-V crystals,”Materials Science Engineering, R12,pp.1-46,(1997).
[3]S.Nakamura, Gerhard Fasol, The Blue Laser Diode,Springer-Verlag,Heidelberg,(1997).
[4]S. Yoshida,S. Misawa and S.Gonda,Appl.Phys.Lett.42,427(1983).
[5]H.Amino,N.Sawaki,I.Akasaki and Y.Toyota, Appl.Phys.Lett.48,353,(1986).
[6]H.Amano,M.Kito,K.Hiramatsu and I.Akasaki,Jpn.J.Appl.Phys.Part 228,L21129,(1989).
[7]S.Nakamura,M.Senoh,N.Iwasa,S.Nagahama, T.Yamada and T.Mukai,Jpn.J.Appl.Phys.Part234,L1332,(1995).
[8]S.Nakamura,M.Senoh, S.Nagahama, N.Iwasa, T.Yamada T.Mukai,Y.Sugimoto and H.kiyoku,Appl.phy.Lett.69,4056.(1996).
[9]S.Chichibu,T.Azuhata,T.Sota,and S.Nakamura,Appl.Phys.Lett.69,4188(1996).
[10]Y.Narukawa,Y.Kawakami,M.Funato,Sz.Fujita,Sg.Fujita,and S.Nakamura,Phys.Rev.B 55,R1938(1997).
[11]Y.Narukawa,Y.Kawakami,M.Funato,Sz.Fujita,Sg.Fujita,and S.Nakamura, Appl.phy.Lett.70.981(1997).
[12]C.C.Chen,K.L.Hsieh,G.C.Chi,C.C.Chi,C.C.Chuo,J.I.Chyi and C.A.Chang,Solid-State Electronics 46,1123,(2002).
45
[13]S.Keller,U.K. Mishra, and S.P. DenBaars, Appl.phy.Lett.73,10 (1998)
[14]R.K. Ahrenkiel,Solid State Electron.35,239,(1992).
[15]B. E. A. Saleh, and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, (John Wiley & Sons, 1991). P.593
[16]H. D. Summers, J. D. Thomson, P. M. Smowton, P. Blood, and M. Hopkinson, Semicon. Sci. Tech., vol.16, p.140, (2001).
[17]P. Blood, E. D. Fletcher, P. J. Hulyer, and P. M. Smowton, Appl. Phys. Lett., vol.48, p.1111, (1986).
[18]P. Blood, A. I. Kucharska, J. P. Jacobs, and K. Griffiths, J. Appl. Phys., vol.70, p.1144, (1991).
[19]P. Blood, A. I. Kucharska, J. P. Jacobs, and K. Griffiths, J. Appl. Phys., vol.70, p.1144, (1991).
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