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基于LED應(yīng)用的分布布拉格反射器

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  1 導(dǎo)言

  根據(jù)散布布拉格反射器(distributed Braggreflector,DBR) 的發(fā)光二極管(LED)器材,有利于進(jìn)步LED 的出光功率和發(fā)光亮度,所以散布DBR 在LED 器材中的使用研討導(dǎo)致大家的注重,特別是GaAs 和Si 基片的LED 器材。本文從資料系統(tǒng)、構(gòu)造規(guī)劃和下降串電阻辦法等3 個(gè)方面臨DBR 在LED 器材中的研討狀況作具體回顧,并展望其發(fā)展方向。

  2 DBR 構(gòu)造

  DBR 是由多層交替的高折射率和低折射率資料組成的周期構(gòu)造,每層資料的光學(xué)厚度為中間反射波長(zhǎng)的1/4。使用于LED 器材的傳統(tǒng)DBR 構(gòu)造,通常記為n0/[HLHL…HL]/ns,這兒n0、ns 分別為L(zhǎng)ED 的約束層介質(zhì)折射率、基片折射率,如圖1 所示。由光學(xué)薄膜理論知,DBR 光譜反射率和半峰寬都隨其資料折射率差的增大而增大,所以要想取得較好的DBR 反射光譜,大概使其資料折射率差盡可能大。


  3 DBR 研討狀況

  當(dāng)前,使用于LED 器材的DBR 首要選用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)辦法成長(zhǎng)取得,因?yàn)镈BR 構(gòu)造層能夠與LED 器材層一同成長(zhǎng)完結(jié),所以制備技能相對(duì)簡(jiǎn)略。1982 年,Burnham等提出把DBR 引進(jìn)LED 器材來(lái)進(jìn)步LED 發(fā)光功率的思想。1984 年,Thornton 等初次用MOCVD 技能成長(zhǎng)出高質(zhì)量DBR構(gòu)造。但直到1991 年,Kato 等[9]才把DBR 使用到紅外LED,改進(jìn)了LED 出光功率。1992 年,Sugawara 和Itaya 等[10,11]把DBR引進(jìn)到橙、綠色的AlGaInP LED,取得了高亮度LED 器材。


? ? ? ?1995年,Thomas 等往紅光LED 器材引進(jìn)AlGaAs/AlAs DBR,結(jié)果LED 的輸出功率得到較大進(jìn)步。2000 年,Nakada 等 把GaN/AlGaN DBR 使用到藍(lán)光AlGaInNLED。隨后,Wang 等把AlxGa1-xN/AlyGa1 -yN DBR 使用到紫光AlGaInN LED。我國(guó)用MOCVD 法對(duì)DBR 展開(kāi)研討工作相對(duì)較晚,1994 年,童玉珍等用MOCVD法成長(zhǎng)出20.5 周期紅外AlGaAs/GaAs DBR 構(gòu)造。1998 年,王國(guó)宏等把Al0.5Ga0.5As/AlAs DBR 使用到雙異質(zhì)結(jié)AlGaInP 橙黃色LED 中,取得1cd 亮度的LED 器材。2000 年,關(guān)興國(guó)等用MOCVD 法成長(zhǎng)了使用于紅光LED 的AlAs/GaAs DBR。近來(lái),姬小利等[18]成長(zhǎng)了可使用于藍(lán)光GaN 基LED 的Al0.3Ga0.7N/GaN 和GaN/AlGaN 資料的DBR 構(gòu)造。


  3.1 資料系統(tǒng)

  當(dāng)前,根據(jù)LED 使用的DBR資料系統(tǒng)首要有AlGaAs DBR、AlGaInN DBR 和AlOy DBR 等。其間AlGaAs DBR 和AlOy DBR首要使用于可見(jiàn)光AlGaInP LED和紅外光AlGaAs LED,而AlGaInN DBR 首要使用于GaN基LED 器材。

  3.1.1 AlGaAs 資料DBR

  因?yàn)锳lGaAs 資料的晶格常數(shù)與GaAs 基片相匹配,外延AlGaAs DBR 簡(jiǎn)單契合規(guī)劃要求,所以該DBR 資料很早就受到注重。1976 年,Tsang 等[19]就成長(zhǎng)了AlGaAs 資料DBR。AlGaAs 資料DBR 構(gòu)造首要有AlAs/GaAs、AlxGa1-x As/GaAs和AlxGa1-xAs/AlAs 等組合。其間AlAs/GaAs DBR 有較大的資料折射率差,用較少資料層就能使DBR 有很高光譜反射率。但GaAs資料對(duì)可見(jiàn)光有強(qiáng)吸收性,故AlAs/GaAs 資料DBR 多用于紅外波段的LED 器材中。而關(guān)于紅、橙、黃光LED,當(dāng)前多選用AlxGa1-xAs/AlAs 資料DBR,但因?yàn)樵揇BR 資料折射率差較小,需求成長(zhǎng)較多DBR 資料層才能進(jìn)步DBR 光譜反射率,且只能取得半峰全寬小的DBR 反射光譜。

  3.1.2 AlGaInN 資料DBR

  近來(lái)幾年,AlGaInN 資料DBR 備受注重。當(dāng)前用于LED 的AlGaInN 資料DBR 構(gòu)造首要有AlN/GaN、AlxGa1-xN/GaN、AlxGa1-xN/AlN、AlxGa1 -x N/AlyGa1 -yN 和AlInN/GaN。文獻(xiàn)[20]指出,AlN 與GaN 資料有2.5%的失配。Feuillet等也指出:在GaN 資料上外延AlN 膜簡(jiǎn)單傾向二維形式成長(zhǎng)。


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