如何提高LED外延結構的內量子效率

　　LED外延結構的的內量子效率（IQE）對其亮度有著(zhù)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應該是由外延材料的設計決定。而國內缺少的恰恰是外延結構的設計人才，只會(huì )用設備的人不一定能夠長(cháng)出高質(zhì)量的材料。下面就簡(jiǎn)單介紹一下一些材料參數和結構對IQE的影響：

　　1、雙異質(zhì)結結構：兩側的CL（Cladding Layer）的禁帶寬度要大于A(yíng)L（Active Layer），AL采用量子阱結構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構，Barrier需要足夠透明（低和?。┮苑乐馆d流子在每個(gè)阱內的不均勻分配。AL厚度也對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A(yíng)L內的均勻分布。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(cháng)在有些時(shí)候還依賴(lài)于參雜，雜質(zhì)可以作為表面活化劑，增加表面擴散系數，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，濃度一定要低到不足以在CL中產(chǎn)生熱效應，但是CL參雜又必須高過(guò)AL用來(lái)定義PN結的位置。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，其交叉的位錯線(xiàn)是呈現黑色的，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中位錯的電學(xué)活性很低，另外，載流子在GaN的擴散長(cháng)度很短，如果位錯間的平均距離大于擴散長(cháng)度，特別是空穴的擴散長(cháng)度，那么位錯上的非輻射復合就不嚴重。另外一種解釋是，InGaN之所以具有高效率是因為化合物的成分波動(dòng)限制了載流子擴散到位錯線(xiàn)。

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

　　6、非輻射復合：表面必須離開(kāi)AL幾個(gè)擴散長(cháng)度的距離，這就是MESA型LED曝露AL，其IQE遠遠低于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，如果復合效果則更加復雜，有時(shí)只有經(jīng)驗，而沒(méi)有理論和公式，甚至變換設備也沒(méi)有可行的依據，所以我們在MOCVD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，如果有人夸口到國內可以馬上把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實(shí)踐去摸索。