分布布拉格反射器在紫外发光二极管中应用的基础研究

摘要

如今，波长范围在350-280nm的紫外发光二极管的应用范围越来越广，特别是350nm的紫外发光二极管已经应用在了许多的领域，比如环保、医疗装置等等各个领域。然而，由于量子效率非常的低，和InGaN基的近紫外或者蓝光二极管相比，350nm的紫外发光二极管的发光效率非常的低。因此，如何有效的提高紫外发光二极管的发光效率有着重要的应用意义。本文通过对紫外发光二极管的发光机理的分析，并将紫外发光二极管同其它半导体发光二极管进行对比，发现由于蓝光波长远远大于362nm(GaN的Bandgap)，因此蓝光二极管并不存在内部吸收问题。这就说明，内部吸收问题极大地影响了紫外发光二极管的发光性能，这也就是紫外发光二极管的性能大大低于近紫外和蓝光二极管的原因。而相关研究表明，若在其中置入分布布拉格反射器则可较大程度上提高其出光效率和发光亮度。因此，本文的主要工作内容如下： (1)全面了解掌握布拉格反射器在发光二极管中的应用概况，并从理论上分析了通过将分布式布拉格反射器应用于紫外发光二极管中可以有效抑制内部吸收，从而获得较大输出能量的原理及方法。 (2)深入研究了DBR膜层的折射系数与掺Al浓度及波长之间的关系，得出了在AlxGa1-xN中Al的含量越高(x越大)，波长越大，膜层的折射系数(n)越小的结论。 (3)定量分析了决定DBR系统性能的几个主要因素之间的关系，即： A.膜层禁带宽度Eg与膜层材料中Al的摩尔浓度之间的关系B.室温下折射系数与Al的摩尔浓度之间的关系C.膜层禁带宽度Eg与温度之间的关系D.折射系数与温度之间的关系(4)验证了室温(T=300K)下AlxGa1-xN的折射系数(n)同Al的摩尔浓度(x)关系式(B)的可靠性和实用性，说明了该关系式可以用于常温下若已知AlxGa1-xN中Al的摩尔浓度，可求得AlxGa1-x的折射系数的计算之中。

目录

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第一章绪论

1.1分布布拉格反射器(DBRs)的应用及发展特点

1.2国内外基于LED应用的DBR的研究现状

1.2.1 DBR的结构设计

1.2.2 DBR的材料体系

1.2.3降低DBR串电阻的方法

1.3本课题的研究基础与工作内容

第二章布拉格反射器的基本原理与结构

2.1布拉格反射器的光学原理

2.1.1光的相干条件

2.1.2多层膜反射原理

2.2布拉格反射器的结构特点

2.3布拉格反射器反射率的理论计算

第三章DBR在紫外发光二极管中的应用研究

3.1紫外发光二极管的发光机理及现存问题

3.1.1半导体发光二极管的发光机理

3.1.2紫外发光二极管的研究进展及现存问题

3.2布拉格反射器在紫外发光二极管中的应用

3.3影响布拉格反射器反射率的因素

第四章DBR中AlxGa1-xN层折射系数的理论分析及计算

4.1材料结构对AlGaN基DBR特性的影响

4.2影响AlxGa1-xN折射系数的主要因素之间的关系

4.3室温下AlxGa1-xN的折射系数随Al摩尔浓度变化的公式验证

第五章总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢