對GaN基LED的光學電學特性及DSCs中負電容現(xiàn)象的研究.pdf

1、 對 GaN 基 LED 的光學 的光學電學特性 學特性及 DSCs中負電容現(xiàn)象的 中負電容現(xiàn)象的研究 研究 Optoelectronic characteristics of GaN based Light-emitting diodes (LEDs) and the negative capacitance in DSCs 學科專業(yè)：材料物理與化學 研 究 生：趙昆 指導教師：馮列峰 副教授 天津大學理學院 二零一六年五月 中文摘要

2、 中文摘要 隨著半導體器件理論及技術的發(fā)展，以半導體材料及 P-N 結為基元的光電子器件得到了越來越廣泛的應用，其中較為典型的便是半導體氮化鎵（GaN）基發(fā)光二極管（LED）和半導體太陽能電池。雖然這兩類器件目前已被廣為應用，但其表現(xiàn)出來的許多物理問題至今未得到揭示， 這極大的制約了半導體器件物理基礎的發(fā)展。其中較為突出的實驗現(xiàn)象便是 LED 中表出來的“效率降低”以及負電容現(xiàn)象， 太陽能電池中表現(xiàn)出的負電容現(xiàn)象等。 本論文主要針對上述

3、反?，F(xiàn)象進行研究，具體工作可概括如下： 1. 結合多種電學特性表征方法，精確測量了不同阱寬的 GaN 基多量子阱LED 的電學特性，分析和比較了各種方法得到的電學參量；利用課題組自建的AC-IV 方法，得到了 LED 器件的結特性；比較了量子阱寬度對 LED 各種電學參量的影響，指出其隨阱寬的變化規(guī)律；觀察到了多量子阱 LED 中存在的負電容現(xiàn)象，并利用強復合發(fā)光定性解釋了負電容現(xiàn)象。 2. 將 LED 的發(fā)光功率與 ABC 模型相結合

4、，估算了 LED 內量子效率和載流子濃度及多種復合系數(shù)，并判定 A、B 和 C 哪一項對效率降低貢獻最明顯。 3. 分析了 LED 的光譜特性，認為其藍移現(xiàn)象主要是由莫斯-布爾斯坦效應（Moss-Burstein effect）引起。 4. 由于實驗已確定太陽能電池也將表現(xiàn)出類似于 LED 中的負電容現(xiàn)象，我們借助于 LED 中的復合模型詳細推導了染料敏化太陽能電池的多個電學參量，分析得出輻射復合會產(chǎn)生負的電容值。 借助于復合電容， 提