InGaN/GaN量子阱光致发光和电致发光特性的测试!

2019-10-211684

从上世纪90年代初开始,世界范围内掀起了研究高亮度LED的热潮,以它为基础的固体照明正在迅猛发展。因为高亮度LED采用双异质结构,要求材料具有良好的晶格匹配,这个要求对用于异质结LED的材料体系提出了严格的限制。 Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料,拥有优良的光电性质,化学性质非常稳定,可在⾼高温、酸碱、辐射环境下使⽤用,并且禁带宽度大,因此在大功率的电子器件方面颇具吸引力,已引起了国内外众多研究者的兴趣。人们感兴趣的Ⅲ-Ⅴ族氮化物是AIN、GaN、InN及其合金,通过控制它们各自的组份,其禁带宽度可从InN的0.7eV到GaN的3.4eV直到AlN的6.2eV连续变化,覆盖了整个可见光区,并扩展到紫外范围,适合制备高亮度LED。

本文测试了InGaN/GaN多量⼦子阱室温下的发光性能。InGaN/GaN样品材料由King AbdullahUniversity of Science and Technology提供的基于蓝宝石衬底 MOCVD 生长的 InGaN GaN 量子阱，

光谱测量设备采用的是卓立汉光公司自行组建的OmniPL组合式光致发光和电致发光测量系统。

测试原理

当用大于半导体材料禁带能量的激发光源照射到该半导体材料表面时，就使半导体中电子从价带跃迁至导带，在其表面会产生过剩的非平衡载流子即电子-空穴对。它们通过不同的复合机构进行复合，产生光发射。溢出表面的发射光经会聚进入单色仪分光，然后经探测器接受并放大，得到发光强度按光子能量分布的曲线,即光致发光谱。

实验设备

OmniPL组合式光致发光和电致发光测量系统，包含30mWHeCd激光器325nm，Omni-λ500i影像校正光谱仪和PMT，探针样品台等部件，基于客户的要求，本次系统采⽤用的空间光路搭建方案。

实验结果

1.光致发光(PL)光谱测量分别针对材料的正极(红色)和负极(绿色)测试得到光致发光光谱曲线如下，GaN的本征发光峰365nm附近以及黄带，InGaN的发光峰475nm附近。

2. 电致发光(EL)光谱测量

将材料的接到直流电源的正负极，电压加到2.5V时可以有明显的蓝光发射，测量其电致发光光谱曲线如下（红色），峰值在475nm附近。（绿色曲线为另一个样品ZnO的PL谱）!

结论：

OmniPL组合式光谱测量系统可以非常方便快捷的进行PL/EL的测试，是一款性价比非常高的系统；根据实际测试的需求，用户不仅可以选择空间光路，还可以选择显微光路，选装低温测量系统，选装PLmapping测试附件等，扩展测量功能，在InGaN/GaN材料研究测试中发挥重要的作用。

（来源：北京卓立汉光仪器有限公司）