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发光均匀、低热堆积的高性能InGaN基绿光LD的研究

批准号:
51872167
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
冀子武
依托单位:
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐明升、李长富、时凯居、李建飞、李洪斌、魏烨辉

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
InGaN基蓝绿激光二极管(LD)由于其辐射光相应于海水低损耗窗口波长,因此被认为在对潜通信、水下探测和水下传感等领域有着广阔的潜在应用前景。然而,目前其较低的光学性能仍难以满足实际需要,尤其是长波长(绿光)InGaN基LD。这主要被归因于高铟组分诱发的结晶质量的降低和阱/垒界面应力的增加,以及激射条件下脊下方局部区域位错缺陷相关的非辐射复合中心的增加以及漏电流和杂质粒子扩散的增强。前者导致了发光均匀性和发光效率的降低,而后者则是导致器件性能退化的主要原因。本项目拟在传统InGaN基蓝光LD结构的基础上,通过进一步优化结构参数和生长工艺(如采用应力释放、生长中断、In蒸发抑制、低温P型波导层及超晶格覆盖层等工艺),来增加In并入率、抑制富In团簇形成、提高器件结构质量等,以获得发光均匀、低热堆积的高性能InGaN基绿光LD,并同时阐明其复合发光和退化失效的内部物理机制。
英文摘要
InGaN-based blue-green laser diodes (LDs) are considered to have broad potential applications in submarine communications, underwater detection and underwater sensing because of their emissions corresponding to the low loss window wavelengths of seawater. However, at present, its low optical performance still can not meet the actual needs, especially the long wavelength (green) InGaN-based LD. This is mainly attributed to the decrease in crystalline quality and increase in stress at the well/barrier interface induced by high In content, and to the increase of the non-radiative recombination centers, and enhancements of the leakage current and impurity particle diffusion in the local regions under the ridge during device operation, due to the presence of the dislocations or defects. The former results in the decrease of luminescence uniformity and efficiency, the latter is the main cause of device degradation. In this project, to obtain the high-performance green InGaN-based LDs with homogeneous luminescence and low thermal budget, the structure parameters and growth processes will be further optimized (such as using stress release, growth interruption, suppression of In evaporation, adjustment of well thickness, low-temperature p-typed waveguide ayer and superlattice cladding layer and so on) on the basis of the traditional InGaN-based blue LDs, for reducing internal strain, increasing In incorporation rate, suppressing formation of In-rich cluster, improving the structural quality of LD and so on, at the same time, the internal physical mechanisms of the raditive recombination and degeneration failure of the structure are clarified.
InGaN基蓝绿激光二极管(LD)由于其辐射光相应于海水低损耗窗口波长,因此被认为在对潜通信、水下探测和水下传感等领域有着广阔的潜在应用前景。然而,目前其较低的光学性能仍难以满足实际需要,尤其是长波长(绿光)InGaN基LD。这主要被归因于高铟组分诱发的结晶质量的降低和阱/垒界面应力的增加,以及激射条件下脊下方局部区域位错缺陷相关的非辐射复合中心的增加以及漏电流和杂质粒子扩散的增强。前者导致了发光均匀性和发光效率的降低,而后者则是导致器件性能退化的主要原因。本项目在传统InGaN基蓝光LD结构的基础上,通过进一步优化结构参数和生长工艺(如采用应力释放、生长中断、In蒸发抑制、低温P型波导层及超晶格覆盖层等工艺),增加了In的并入率、抑制了富In团簇形成、提高了器件结构质量等,并初步探索出了制备高性能InGaN基绿光LD所需的结构参数和生长工艺,并同时阐明了其复合发光和退化失效的内部物理机制。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.spmi.2021.107090
发表时间: 2021-11
期刊: Superlattices and Microstructures
影响因子: 3.1
作者: [Rui Li;Mingsheng Xu;Chengxin Wang;Shangda Qu;Kaiju Shi;Changfu Li;Xiangang Xu;Z. Ji]
通讯作者: Rui Li;Mingsheng Xu;Chengxin Wang;Shangda Qu;Kaiju Shi;Changfu Li;Xiangang Xu;Z. Ji
DOI: --
发表时间: 2021
期刊: Materials Express
影响因子: 0.7
作者: [Kaiju Shi, Chengxin Wang, Rui Li, Shangda Qu, Zonghao Wu, Jianyang Deng, Mingsheng Xu, Xiangang Xu, Ziwu Ji]
通讯作者: Ziwu Ji
DOI: 10.1016/j.physe.2020.113982
发表时间: 2020
期刊: Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures
影响因子: --
作者: [Kaiju Shi, Hongbin Li, Wang Ma, Chengxin Wang, Changfu Li, Yehui Wei, Ziwu Ji, Xiangang Xu]
通讯作者: Xiangang Xu
"Double-W-shaped" temperature dependence of emission linewidth in an InGaN/GaN multiple quantum well structure with intense phase separation
具有强烈相分离的 InGaN/GaN 多量子阱结构中发射线宽的“双 W 形”温度依赖性
DOI: 10.1166/mex.2020.1611
发表时间: 2020
期刊: Materials Express
影响因子: 0.7
作者: [Li Changfu, Xu Mingsheng, Ji Ziwu, Shi Kaiju, Li Hongbin, Wei Yehui, Xu Xiangang]
通讯作者: Xu Xiangang
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    基于偏振调控/能带剪裁的高效AlGaN基深紫外LED的研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      54万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      冀子武
    • 依托单位:
    基于能带工程/应力调控的高效InGaN基红光LED的研究
    • 批准号:
      51672163
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2016
    • 负责人:
      冀子武
    • 依托单位:
    利用纳米孔(柱)阵列同时提高LED内、外量子效率的研究
    • 批准号:
      91433112
    • 项目类别:
      重大研究计划
    • 资助金额:
      100.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      冀子武
    • 依托单位:
    ZnSe/BeTeII型量子结构中I型跃迁、II型跃迁的物理机制及二者的相互关联
    • 批准号:
      10844003
    • 项目类别:
      专项基金项目
    • 资助金额:
      10.0万元
    • 批准年份:
      2008
    • 负责人:
      冀子武
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金