阶梯状InGaN量子阱发光二极管的光学特性

利用有效质量理论,研究了传统量子阱结构(样品A)、In0.15Ga0.85N/In0.25Ga0.75N阶梯状量子阱结构(样品B)和In0.25Ga0.75N/In0.15Ga0.85N阶梯状量子阱结构(样品C)发光二极管的光学性质.数值结果表明,在较大的注入电流密度下,样品B具有最大的内量子效率,并且能有效地抑制效率下降效应.其可归因于二方面:一方面,相比样品A和C,样品B在较高跃迁能级具有更大的光学动量矩阵元和电子-空穴费米分布函数之积,从而导致了更大的总辐射复合率;另一方面,由于样品B在导带中具有更大的内部电场,致使电子在阱层中分布在更窄的区域内,降低了电子-空穴交叠,俄歇复合率也被降低了.值得注意的是,样品C在价带中具有较大的内部电场,导致了空穴在阱层中分布在较窄的区域内.尽管如此,由于电子空穴的有效质量不一样,内部电场对电子空穴分布的影响也不同,反而导致了样品C具有更大的电子-空穴交叠,更高的俄歇复合率.此外,通过降低阶梯状量子阱中第一层InGaN层的厚度,样品B的发光效率能进一步提高.