如何提高LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率

　　LED外延結(jié)構(gòu)的的內(nèi)量子效率（IQE）對(duì)其亮度有著決定性的影響，而很多人的誤解是IQE由MOCVD工藝決定，其實(shí)IQE應(yīng)該是由外延材料的設(shè)計(jì)決定。而國(guó)內(nèi)缺少的恰恰是外延結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人才，只會(huì)用設(shè)備的人不一定能夠長(zhǎng)出高質(zhì)量的材料。下面就簡(jiǎn)單介紹一下一些材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)對(duì)IQE的影響：

　　1、雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)：兩側(cè)的CL（Cladding Layer）的禁帶寬度要大于AL（Active Layer），AL采用量子阱結(jié)構(gòu)可以更好的限制載流子，從而提升IQE。另外一方面，采用量子阱AL，Barriers阻礙載流子在相鄰阱的移動(dòng)，所以采用多量子阱結(jié)構(gòu)，Barrier需要足夠透明（低和?。┮苑乐馆d流子在每個(gè)阱內(nèi)的不均勻分配。AL厚度也對(duì)IQE有很大影響，不能太厚，也不能太薄，每種材料有其最佳范圍。

　　2、AL參雜：AL絕對(duì)不可以重參雜，要么輕參雜，低過(guò)CL的參雜濃度，每種材料有其最佳范圍，AL經(jīng)常也不參雜。AL使用p型參雜多過(guò)使用n型參雜，p型參雜可以確保載流子在AL內(nèi)的均勻分布。AL參雜有好處也有壞處，參雜濃度增加，輻射載流子的壽命縮短，同時(shí)導(dǎo)致輻射效率增加。但是，高濃度參雜也引入缺陷。有趣的是MOCVD生長(zhǎng)在有些時(shí)候還依賴于參雜，雜質(zhì)可以作為表面活化劑，增加表面擴(kuò)散系數(shù)，從而改善晶體質(zhì)量。例如，InGaN使用Si參雜就可以改善晶體質(zhì)量。

　　3、CL參雜：CL的電阻率是決定CL濃度的重要參數(shù)，濃度一定要低到不足以在CL中產(chǎn)生熱效應(yīng)，但是CL參雜又必須高過(guò)AL用來(lái)定義PN結(jié)的位置。每種材料有其最佳范圍。但是p型濃度典型要高過(guò)n型。CL中p型雜質(zhì)濃度過(guò)低將使電子從AL中逸出，從而降低IQE。

　　4、晶格匹配：陰極熒光顯示發(fā)亮的LED，其交叉的位錯(cuò)線是呈現(xiàn)黑色的，可以推斷晶格不匹配增加，IQE下降。雖然GaAs和InP中晶格匹配和IQE顯示很強(qiáng)的關(guān)系，但是GaN中這種關(guān)系卻不明顯，這主要是GaN中位錯(cuò)的電學(xué)活性很低，另外，載流子在GaN的擴(kuò)散長(zhǎng)度很短，如果位錯(cuò)間的平均距離大于擴(kuò)散長(zhǎng)度，特別是空穴的擴(kuò)散長(zhǎng)度，那么位錯(cuò)上的非輻射復(fù)合就不嚴(yán)重。另外一種解釋是，InGaN之所以具有高效率是因?yàn)榛衔锏某煞植▌?dòng)限制了載流子擴(kuò)散到位錯(cuò)線。

　　5、PN結(jié)移位：一般上CL是p型，下CL 是n型。PN結(jié)移位會(huì)影響IQE，特別是Zn、Be等小原子，可以輕易擴(kuò)散過(guò)AL，到下CL。同時(shí)，Zn、Be的擴(kuò)散系數(shù)很明顯有濃度依賴性，當(dāng)濃度超過(guò)極限，擴(kuò)散速度大大提高，所以必須十分小心。

　　6、非輻射復(fù)合：表面必須離開(kāi)AL幾個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度的距離，這就是MESA型LED曝露AL，其IQE遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Planar的RCLED的原因。需要指出的是曝露的表面如果只有一種載流子，則不影響IQE。

　　由此可見(jiàn)，MOCVD象藝術(shù)多過(guò)象技術(shù)，很多參數(shù)都是一種動(dòng)態(tài)平衡中選取最佳范圍，而且這還是看單一影響，如果復(fù)合效果則更加復(fù)雜，有時(shí)只有經(jīng)驗(yàn)，而沒(méi)有理論和公式，甚至變換設(shè)備也沒(méi)有可行的依據(jù)，所以我們?cè)贛OCVD人才引進(jìn)上要看其工藝技術(shù)的功底、以及其所處環(huán)境的技術(shù)氛圍和底蘊(yùn)，如果有人夸口到國(guó)內(nèi)可以馬上把MOCVD技術(shù)搞上去，那就是吹牛了，大家千萬(wàn)不要上當(dāng)受騙。上面只是簡(jiǎn)單說(shuō)了一下關(guān)系，具體的大家還要根據(jù)實(shí)踐去摸索。