AlGaN基255 nm LED的光衰特性分析与应用研究

作     者：邓少东 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙文红

授予年度：2022年

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

主      题：深紫外LED AlGaN 缺陷 仿真 可靠性 SiLENSe 

摘      要：在新冠疫情长期存在的大环境下,具有节能环保、安全高效、低电压且快速切换等特点的AlGaN基的深紫外发光二极管(DUV LED)有望开拓便携式消毒杀菌的新时代。但UV LED远低于蓝光LED内量子效率的问题和易于受环境影响的现象限制了UV LED应用发展。探究制约UV LED光功率和寿命的内在机制是可靠性分析的重点,其失效机制还不够完善,特别是对于具有最佳消毒速度的高Al组分255 nm LED的而言,相关的光功率衰退机制研究更是少之又少。本论文的主要研究内容和成果如下:(1)研究了AlGaN基的255 nm LED在温度应力下的两个热降过程的机理,以便在较宽的温度范围内获得稳定的光输出。研究发现,在高温(300 K)下的热降过程中,低正向偏置区的漏电流增加伴随着靠近p侧的量子阱的表观电荷浓度(ACD)的降低,表明热缺陷的激活增强了陷阱辅助隧穿效应,并导致低电流下光功率的下降更为显著。与常温相比,低温下的低发射功率归因于少子陷阱H,根据DLTS信号谱分析,其在190 K下的活化能为0.527 e V。在175 K以上的低温下,由于空穴注入增强,光功率随着温度的升高而增加。通过对热降特性的分析得出结论,热缺陷的激活可能是AlGaN基255 nm LED高温热降的原因,而与镓空位复合体相关缺陷有关的空穴陷阱H是低温热降重要来源。(2)采用多种光电表征方法,研究了AlGaN基255 nm LED在恒流应力下寿命快速下降的老化过程。通过实验与仿真得到的p侧第三个量子阱的施主浓度变化与光功率快速下降的行为相联系,推测出第三个量子阱中深能级相关缺陷的产生,增强了非辐射复合从而导致光功率快速下降。(3)利用AlGaN基255 nm LED的小巧、低开启电压、节能环保等的特点,研究设计了一种具有伸缩结构消毒机器人,能自动移动并根据与物体的距离来调节杀菌的功率和杀菌时间,还能探测周围的人体和动物距离来判断消毒的开关,避免紫外线对人体直接照射。