纳米带异质结电致发光器件的研究

作     者：黄诗源 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨青

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：电致发光 硅基光源 异质结 纳米带 发光效率 

摘      要：微纳硅基电致发光器件,是微纳集成光电子器件中,备受瞩目的理想型基本元件之一。硅的间接带隙特性限制了其本征辐射复合的实现,而高的折射率和可见光波段的不透明特性,又使得硅基异质结可见光电致发光器件的发光效率深受制约。本论文围绕硫化镉纳米带/硅p-n异质结可见光发光二极管的性能提升,展开了一系列的研究工作,着重从器件结构的优化改进入手,提出了一种基于梳齿硅衬底的异质结器件。通过在硅衬底上刻蚀周期性梳齿结构,制备的梳齿硅/硫化镉纳米带p-n异质结发光二极管,具有更低的电致发光阈值电流,以及更高的辐射光强,器件的电流转换效率得到提升。对比实验和仿真模拟的结果表明梳齿结构架空硫化镉纳米带,克服了高折射率硅衬底对辐射光强烈的封闭、吸收和损耗作用,使辐射光能够在硫化镉纳米带中形成稳定的谐振和增强。并且梳齿结构的引入,使得异质结内的电子和空穴电流更为均衡。与此同时,通过在梳齿硅/硫化镉纳米带的异质结构中引入三氧化钼空穴传输层,实现了对异质结中载流子注入情况的调控。在引入传输层后,器件电致发光阈值电流得到降低,能够工作在更低的激励条件下。通过多方位的结构优化提升,器件性能得到极大的提升,这对于促进微纳光电子器件走向实用化具有极大的推动作用。