具有超晶格电子减速层的氮极性InGaN基红光LED仿真研究OA
Simulation Study of N-polar InGaN-based Red LEDs with Superlattice Electron Deceleration Layer
当前,InGaN基红光LED较低的发光效率制约着氮化物RGB全彩Micro-LED显示技术的发展和应用.提升InGaN基红光LED量子阱有源区的载流子限制能力和晶体质量是提高其发光效率的重要途径.本工作提出了一种具有n-In0.1Ga0.9N/GaN超晶格电子减速层(EDL)但无p-AlGaN电子阻挡层(EBL)的氮极性InGaN基红光LED器件结构.数值模拟结果表明,超晶格EDL可显著降低电子热速度,提升量子阱的电子捕获效率.并且,该器件结构在降低空穴注入势垒即提升量子阱空穴捕获效率的同时,仍具备高的电子阻挡势垒,能够有效抑制量子阱中电子的溢出.与具有p-AlGaN EBL的氮极性InGaN基红光LED参考器件相比,该器件的峰值内量子效率和光输出功率分别提高了 16%和32%.重要的是,本工作提出的红光LED结构中,无p-AlGaN EBL,能够避免p-AlGaN EBL高生长温度导致的量子阱晶体质量恶化问题,有利于推动高发光效率InGaN基红光Micro-LED的制备.
The low emission efficiency of InGaN-based red LEDs remains a critical bottleneck for realizing full-col-or nitride-based RGB Micro-LED displays.Enhancing carrier confinement and crystalline quality in the quantum well(QW)active region is essential to improving optical performance.Here,we propose an N-polar InGaN-based red LED featuring an n-In0.1Ga0.9N/GaN superlattice electron deceleration layer(EDL)while removing the conven-tional p-AlGaN electron blocking layer(EBL).Numerical simulations show that the superlattice EDL effectively reduces electron thermal velocity and increases electron capture efficiency within the QWs.Meanwhile,the design maintains a high electron confinement barrier and lowers the hole injection barrier,improving hole capture efficiency and suppressing electron overflow.Compared with a reference N-polar InGaN based red LED with a p-AlGaN EBL,the proposed device achieves a 16%increase in peak internal quantum efficiency and a 32%rise in optical output power.Furthermore,eliminating the p-AlGaN EBL avoids QW crystal degradation caused by high-temperature AlGaN growth,offering a promising route toward high-efficiency InGaN-based red Micro-LEDs.
王宗昊;王昱森;左长财;赵敬凯;高浩哲;刘宇亮;邓高强;杨天鹏;张源涛
吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子全国重点实验室,吉林长春 130012
信息技术与安全科学
InGaN红光LED氮极性电子减速层
InGaNred light-emitting diodesnitrogen polarityelectron deceleration layer
《发光学报》 2026 (2)
307-313,7
国家科技重大专项(2025ZD0615800)国家自然科学基金(U22A20134,U24A20300,62474080)吉林省科技发展计划项目(SKL202402002)Supported by Advanced Materials-National Science and Technology Major Project(2025ZD0615800)National Natural Science Foundation of China(U22A20134,U24A20300,62474080)Science and Technology Development Plan Project of Jilin Prov-ince(SKL202402002)
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