AlGaInN/InGaN应变补偿DBR结构设计

作     者：张君华 贾志刚 董海亮 臧茂荣 梁建 许并社 ZHANG Junhua;JIA Zhigang;DONG Hailiang;ZANG Maorong;LIANG Jian;XU Bingshe

作者机构：太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030000 陕西科技大学材料原子·分子科学研究所西安710021 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2023年第52卷第3期

页      面：452-459页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 080501[工学-材料物理与化学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(21972103,61904120,61604104,51672185) 山西浙大新材料与化工研究院研发项目(2021SX-AT001,2021SX-AT002) 

主　　题：AlGaInN InGaN 应变补偿 分布布拉格反射镜 厚度偏差 组分偏差 

摘      要：设计了中心波长为520 nm的AlGaInN/InGaN应变补偿分布布拉格反射镜(DBR)结构,通过调节组分参数实现应变补偿,使DBR整体应变为0,采用传输矩阵法,计算了Al_(0.7)Ga_(0.3-x)In x N/InGaN DBR、Al_(0.8)Ga_(0.2-x)In x N/InGaN DBR、Al_(0.9)Ga_(0.1-x)In x N/InGaN DBR的反射光谱。通过对DBR结构参数进行对比,优化了其结构和反射性能。首先对比高低折射率层生长顺序,发现对于Al_(0.8)Ga_(0.14)In_(0.06)N/In_(0.123)Ga_(0.877)N DBR,先生长高折射率层时,反射率高达99.61%,而先生长低折射率层时,反射率仅为97.73%;然后对比奇数层DBR和偶数层DBR,发现两者的反射谱几乎重合,没有显著区别;通过研究DBR对数对反射率的影响,发现对数在20~30对时,反射率随着对数的增加明显上升,30~40对时反射率增长缓慢;最后研究了材料组分对反射谱的影响,发现Al组分高的DBR折射率差大,反射性能更优,而相同Al组分的AlGaInN中In含量越低反射率越高。考虑到DBR制备过程中可能出现的厚度和组分偏差,模拟了厚度和组分出现偏差时反射谱的变化,发现高低折射率层厚度每增加或减少1 nm,反射谱红移或蓝移4~5 nm;而组分的偏差使高反射带带宽和中心波长处反射率发生明显变化。本文的研究为AlGaInN/InGaN DBR的设计和制备提供了一定的理论参考。