ALGaInP 发光二极管.docx

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1、a.fttetT（l,11,）n.-.In5rP发光二极管通常工作在比较低的电流密度（VlSOMcnf）下，因而注入栽流子密度（VlXIOcm）较低。非同类异质结（即：N-P或n-P）增加了注入到蛟窄带隙材料的少数找流子，因而酒加了异质结构1.ED发光效率，对一个志向的N-P异质结，其中N层为宽带隙注入层，P层为窄带隙激活层的情形，电子/空穴注入比下式给出：式中Jc是注入电子和空穴密度：D,“1.r,K.,分别是少子扩散系数，少子扩散长度和掺杂密度；M.tn,分别为宽带隙N-束缚层和窄带隙P激活层电子（空穴）有效质量。能隙差（AEg）由束缚层和激活层带隙能量之差给出：AEg=Eg（束缚层）一E

2、g（活动层）（U）对于DH器件，激活层的厚度通常小于少数载流子在激活层的扩散长度，在这种状况下，等式6）中浜活层的厚度用激活层少数我流子扩散长度代替。同样可得到由一个宽带隙P-注入层和一个窄带隙n-激活层组成的P-n异质结空穴/电子注入比表达式.在这柠状况下，空穴/电子注入比由下式给出：空穴/电子注入比也受含有能隙差等式（三）的指数项支配，等式（】0）材料质量的性能。*1（AiAJ）.UnuP鼻及IHU子注入效率的计算(AU)活尾AlMIntP&XA(AlGtt)激活层（此处，电子被注入到激活层），因为电子的迁移率事实上超过空穴的迁移率，所以激活层校理。对于（A1.（1,IasP发光二极管，激

3、活层厚度小于12m,一般满意小于少数载流子扩散长度的条件。事实上.较厚的激活区可造成由较低的注入载流子密度（增加了非辐射复合效应）和激活层内部光汲取而引起的Ua）效率的削减。1.ED内量子效率由1.B）内部激活层辐射曳合率和总辐射复合率的比率确定.在激活层和束缚层内也和异质结界面一样,可能发生非辐射复合。已经在（AIGaj）图S1.在（Al1Ga1,JrP（X04）发光二极管中氯浓度（Na）和与其相关的一-Ife深能级浓度（心.）之间的关系（左）.在（AlJMM就H波长()电子树野IrAe(W)电子束傅率1-(JlJ)电子束傅弟e(eV)电子税率，1-(JJ)8900.210.990.180.

4、975700.130.83an0.55计算假嵬标准的激活层和M屋撑亲水平，且注入电子安度为29X10*c三(注入电4OA)j计算岐备注.的”拊废树层少刊愉成1.e为4”,少珏纣3为330.部分探讨工作集中在DH器件方面。然而，“薄”51.ED器件使较高的注入栽流子密度成为可能，因而可以得到效率更高的辐射复合。薄的激活层还可以削减UD的自汲取(这种自汲取使内量子效率降低)，这对于合理设计器件结构，使得光子在离开国前，反复多次通过激活层是很重要的(笫V部分第2.4节)。比外，运用量子体积效应(QSE),可以在不必增加铝组份的状况下缩短放射波长.量子井结构利用QSE缩短放射波长是(AltGa11)4

5、JnllPUD的优点，因为(A1.Ga1,).BlrkiPUD辐射效率前铝组份的增加而不规则削减比能带结构计算所预期要快(第W部分第1节)。因此,运用多层QW结构制迨60Onm(A1.GaQlohVP1.H),在那里运用QSE可使来臼DH激活层的放射波长缩短】2n11u这些骐器件的激活区由祓40A(AlsiGa15)InlnOiP势垒所隔开的50A(A1.iGakg)aJnuF井所组成。留意量子井中的量子能级和我流子有效质量成反比，使得AIGaInP器件较薄井的要求和类似的AIGaAS结构接近。当器件中井的数目由3增加到40时，(AltGa14)4,-,In,fP1.ED的效率随之漕加.这种行

6、为被认为是当井的数目增加时，栽流子俘获和束缚增加的结果。此外，光输出随井(和界面)数目的增加而增加已有两种材料胜利地被用来制作AIGalnP1.ED窗口层，即：GaP和GaAIAs。Hp公司和东芝公司的探讨人员分别对这些窗口的结构作了探讨.每种结构的窗口具有由层的几何结构和材料本身的物理性质所确定的唯一特性。由于以下缘由，AllGa11AS化合物是用来作为AlGalnP1.ED窗口材料的志向逸择。第一，AlXJa11AS可以实现重掺杂，从而维持较高的栽流子迁移率以实现高效率器件所须要的电流扩展。箕次，41.强人5在)(20.7时,由红到黄绿波长范围所放射的光是透亮的，且具有间接带隙，可使汲取造

7、成的损耗达到最小。第三，AlGaAS在全部Al成份(X)范围都能和GaAS衬底以及(A1X1“ImF结构晶格匹配，因此,在与AIGaInPDH相同的外是生长过程中。采纳OMVPE方法，可以较简洁增长成AIGaAS层。GaP也是作为窗口材料的艮好选择，和AlGaAS1.样，P型GaP可以实现重掺杂从而实现足够的电流扩展。它也是一种间接半导体，计于有意义的波长是透亮的。事实上，在低于60Onm的波长范围.GaP甚至比AIGaAS更透亮。然而，GaP的特点是它和GaAS村底以及(Al1Galt)(UIntF层有3.战的晶格失配。尽管在上束缚层和窗口层的界面处存在一个密集的位错网，仍旧可以在异质结的上

8、部生长GaP而不影响1.H)器件的内量子效率和牢靠性。幸而.位错保持束缚在GaP窗口层上面几个微米，不会朝下犷展进入器件内部，因而不致于在激活层引起非辐射复合。GaP层的透亮度和传导性同样不会受到位错的明显影响。GaP层可以在(AIGaQP双异质结生长之后，在OMVPE反应器中生长。然而，在HP结构中，一个厚的GaP层(50um)是在一个另外的反应器中，利用氢化物VpE生长的。这种分支的生长过程吸取了VpE过程狡为经济和GaP层在厚度超过20m时快速生长的优点。这些窗口层的电流扩展特性可以利用激光器中电流扩展的模式进行理解和比较。图7画出了一个具有窗口层的AlGaInP国的横截面简洁示意图。因

9、为器件具有时称性,可将其分为两半,只对图示器件右半部分进行探讨.图中左边电极事实上是芯片的中心。这种模式假定在金属的下方有一个恒定的电压（V.）和电流密度（J.），同时假定加在衬底上的电压也是常数。电极下面以外区域的电压可用下面表达式描述：E7.在窗口层运用电流扩展模式的RiGaInP管芯横威百.因为其时称性,只需对其一半进行探讨，这里画出的是右半抑分.式中1.是扩散长度，由下式给出：式中g是窗口层传导率，I是窗口层厚度，n是二极管志向系数（这里全部计算均假定是1.3）。表In给出不同材料和两杼不同掺杂类型的典型费数。利用表山参数可由等式（15）和（16）推出电流扩展曲级.图8绐出P型（八）和

10、n型(b)GaP1AletGaMs1A1.Un15P曲线。GaP,AlGaAs厚度是商业化器件的典型值。对于典型的DH器件JuIIJ凡这个值是IUnb绐出厚度5m的结果用作比较,结果说明利用AbjrzP作为电流扩展层是困雉的。inAaninjmmM*口或分P型n府，迁移率(&N.c)(c*)迁移率(&Nsec)GaPIXI(T62o-125AURmAs1X10*36110b151Akdntf510ff10110b211图8.在AlGUlnP国中不同窗口材料和厚度电流密度和该点到欧姆接触处距离之间的关系.图仃)为P型电流扩展层的转果，图(b)为n型电流扩展层的玷果.由图8（八）可见，厚度为IPm

11、的P型A1.ulnttH电流密度在电极旁边几个微米的范围内大大下降，工作在这种务件下的器件仅在金属电极边缘发光。把Al(IJnIP电流扩展层的厚度增加到5um有所改善，然而，由千外延生长技术的限制，不允许厚度超过这个点。利用7um厚的AkEa4iAS层可使性能得到较大改善，而利用50Um厚的GaP层可得到最好结果。在这种状况下，距离芯片边缘下面产生的光不行能通过在器件内部多次反射或通过芯片他面而放射出来。有关这些考虑将在下一节做更具体探讨.然而，有几种方法可以用来减小这一问题。这些方法包括阻挡电流干脆在电极下而流淌。强迫它从器件电极接触区外流过器件，最大限度削减电极下面产生的光。电流机挡可以通

12、过很多方法来实现一种可用于选择电流阻挡区的方法是在外延组织中引进一个异质势垒阻挡层或一个PN结阻挡层。对于AIGaInP材料系统而言，这些算不上新技术。很多AlGalnP激光器件就是运用这种阪挡层达到限制电流流过一个狭窄通路的目的。为了制造一个P-n阻挡结构，必需进行一个二次生长过程。苜先完成双异盾结P恻生长，之后在其上面生长一个n型薄层（-500A）.这个薄层可以是AhJrbMGanJn7或GaA然后将晶片从CMVPE反应器件中除去。利用光拖模平板在n型层上将生成欧照接触处腐蚀出一个规定的小岛。再将晶片放入CMVpE反应器。最终在n型小岛上生长P型电流扩展窗口层。制成欧姆接触电极时应以意使其

13、对准n型小岛。电极下面这个特殊P-n结的存在。迫使电流从侧面流过窗口层，且在流经取异质绪的P-n结之前不经电极下面区域。阻挡层的成份应考虑材料可以胜利长成且可以对其进行腐蚀而不影响其它（AhGaH）IXJnOP外延层。为了削减谀取，要求材料对放射的光是透亮的。如GaAS和GaUJnST薄层不会使谀取明显增加且可以对其进行选择性腐蚀。异质势垒阻挡层结构也包含一个两次生长的过程。不过，它是在DH上面生长一个厚度为5（K）A的P型GaAS层而不是生长n型层。在这种状况下，在高带隙AlIIjn,F上束缚层和低带隙GaAS之间产生的异援势垒足以供应电流阻挡作用。其工艺和再生长步骤与P-n结阻挡结构是类似

14、的。阻挡结构的形成阻挡电流在器件的某部份流淌,从而改善光输出效率。现在我们转入探讨光产生后从1.ED芯片中排出的问题。这一课题对于全部类型1.ED都是很重要的。然而,在AlGaInP器件状况下，应用光排出技术可以最充分地吸取这种材料高内量子效率和大的波长范围的特点。在1.ED芯片激活层产生的光可以分为两褂份：朝芯片上部传播的一褂份较大机会排出，而朝芯片下面衬底传播部份较大机会被汲取。因此，有必要对两部份的光进行分别探讨。首先,对于朝上的光，我们描述窗口层的设计。其次，对于朝下的光，我们描述分布型布拉格反射器（DBRS）的采纳。这种反射器可将光反射回芯片顶部，同时，描述用透亮衬底（TS）取代Ga

15、AS汲取衬底。1.上部口的设计因为半导体折射率通用较高，对于源于芯片内部的光射线，临界反射角较小.因此，能够发出的光受内部反射限制.考虑图11画出的简化了的AIGalnP芯片。发光的DH用GaRS汲取村底上面的一个薄层表示,而薄层则被一层肯定厚度的透亮GaP窗口层眼盖。为清晰起见，图中忽视了电极薄层。从芯片中心旁边的随意点产生的光沿各个方向传播，事实上沿下面传播的光被衬底设取，朝上的光射线仅在它以小于临界反射角入射芯片表面时才可以离开芯片。其余部份均在内部发生反射。这些射线在芯片中被俘获最终被汲取。小于临界角的射线范图可以用所谓接收铤体（或逃逸银体）来表示。如图H所示，垂直向上都份用一整个锥体

16、表示,而朝芯片各个侧面则用四个半锥体表示（另一半锥体被衬底汲取）。为使图形更为清晰.图中只给出一个方向的半锥体。在接收锥体以外的全梯射块都受到内部反射并在芯片内部被俘获和汲取，有些射故可能受到多次反射，最终可以逃离芯片。然而，作为一级近似，可予以忽视。确定锥体大小的梏K13药性能(AllGa,)“力n,P1.ED器件结构.运用这件结为可使DH激活星高质量晶格匹配生长所要求的GaAs衬底汲取影哨减至最小。DHRAlGalnP/GaMIfDa)除了生长一层AlGaAS上窗口层和电流Sl挡层以外,在激活层和GaAs衬底之间插入一层高反射率的DBR.透亮衬底(TSAlGaliiP/GUP(GuP)UD

17、运用一透亮的GaP衬底代替GaAs材底从而消退GaAS衬底的影响.这种器件也存在一较厚的GaP上窗口层.由临界角(Q,)确定。如前所述，对于放射进入空气(廿1)和放射进入环氧树脂的情形，临界角分别为17.19和26.2(。(假定半导体介质常数m=3.4).排出效率(C.)定义为外量子效率和内量子效率之比。图14器件的排出效率可由下面表达式估算：此处，0,小分别是垂直于激活层的方便角和沿激活层平面的放射角：0,是临界角.U-R(D)是对一个入射在某一电介原界面的平面波.横电(TE)和横磁(TM)极化平均功率传递系数;N是在器件中存在的光排出锥体的总数。由图14在(A1.GarjanMiP1.B)

18、结构中所运用的透亮GaP或AlGaAs窗口层(n3.4)计算进入环氧树脂(nl.5)的光排出得到排出系数近似为:C-N4.1动.DBR1.ED通常都是用OMvPE生长的，因此具有一个比较薄(小于7um)的上窗口层，使得主要放射仅仅发生在芯片上表面.DliR镜子使朝下传播的大多数光发生反射。使得器件中存在的排出锥体版大值N=2C,24.1%=8.2%),事实上，DBR并不完全是一个镜子，不能够反射全部朝下的光.使得对于进入环氧树脂的放射N-GaAs或A1.5InliP-Gat5In15P4堆殂成的。这两种镜在（AICaG_IMP1.ED整个放射波长范围内是有损耗的。此外，一般的损耗短DBR层间的

19、折射指数有很大差别。尽管在OMVPE中AS和P基层的交替生长存在困难。但就（AhGaQaJ时P1.ED应用而言,通常还是宁愿采纳AlaJn0J-GaAsDBh因为它们折射指数的差别比较大。在DBR（AlxGalJltJnj.J,1.ED中所运用的透亮镜由AIaJAT-I,Ga1.）.-,P4堆组成。并选择DBR中Al的克分子含使其具有比1.ED放射能量更宽的带隙。如表IV所示，这些DBR的特征是折射指数的差别很小。因此，为了实现和损耗型DBR一样的反射率，须要更多的周期。比外，对于透亮DBK.因为折射指数差别削减,当设计波长缩短叶，须要更多的周期来实现相同的DBR反射率。留意为了适应整个放射带

20、宽（第YIl部份第4节），必需选择1.ED的峰值放射波长使其比透亮波长（表IY第3列）更长。除了表IY列出的这些材料外,还有箕它材料可转用作（AlMGat3n.,I11t.sP1.EDDBR镜。例如，已经证明图16透亮型Allnp-AIGalnPVBR（八）以及损耗理IUlnP-GaAsDBRa）反射率计算值和波长之间的关系。援在41D6R的反射率的哪周期数消机而用加，在小于60S处趋于例和；然而，透亮型瞰的反射率随周期数的增加而增加更为时显，20周期堆最大反射率超过9跳.运用一个混合反射器堆可以发挥损耗型和透亮型DBR各自的特长。即将一个透亮的DBR放在一个在GaAS衬底上生长的损耗型DBR

21、上。这种混合型DBR的好火如图17所示，图中给出a）损耗型AlllJHiT-GaASDBR（20个周期），（b）透亮型AkJuP-（A1.GaQaJn4：PDBR（20个周期），（c）混合型AUInft5P-（AlatGa16）a6In16P（10个周期）+AU5In1:P-GaAs（10个周期）反射率计算值和波长之间的关系.这柠混合型DBR反射率光谙的半波宽度比透亮型DBR增加25%以上,同时维持90%的反射率。此外，混合型DBR反射率带宽的提高使得入射光的反射实力提高。这种特性如图18所示，图中给出图17所示的（八）损耗型，b）透亮型和c）晶合型DBR反射率计算值和入射角（从法线测量）之间

22、的关系。这些数据表明混合型DBR使得角度带宽增加了20%左右。因此，混合型DBR很好地兼顾了透亮型DBR高反射率和损耗型DBR大带宽的优点。图18、（八）损耗型20周期AUnP-GaAsDBK(b)透亮型2。周期AIlnP-AlGalnPDIlK和c)迎合型(10周期透亮型AunP-AlGalnP加上10冏期损耗型Allnp-GaAS)网反射率计算值和入射南之间的关系，混合型明R(c在一个较大的询度带宽范图内具有高的反射率(9阴.然而.时于放射进入环氨出脂的全部内部反射,这一带宽小于临界南(26,2)ob、Ofnm图15-17反射率计算值曲歧表明半导体DBR镜是一个不完善的反射器.在有限的波段

23、和入射角范围内,峰值反射率小于100%因此，封装在环辄树脂中的DBK1.ED不能排出由激活区朝荷底放射的全端光。在第V部份第2节中,而DBR1.a)排出系数的分析表明器件的光排出系数约8.2%(2X4.1%),对排出系数更精确的分析考虑了DBR镜的真正反射率(包括角度和光谱带宽)，在这种状况下，排出系数由下式给出：式中Tg(。)是DBR1.ED结构的有效功率传播系数,式中其它项和方程(18)所求得各项是一样的.DBR结构的有效功率传播系数,可以通迂考虑图19的简洁射线轨道模型求得,因此,通过DBR1.ED上表面传播的总功率由下式给出:图21透亮衬底（TSS）结构电流扩展示意图，薄的阻挡性ISM

24、1.Sltt图22品片健合透亮衬底（TS）AlGaInPUD制造过程示意图.先除去原来的GaAS生长衬底以后，在CaP计底和AiCaInP-GaP外延膜上加上高暹柔共轴压力从而形成1.BD晶片。化合物半导体晶片键合因为一股可维持靠近晶片混合界面处的晶体质量,所以是一种可替代晶格不匹配材料的可行制造方法。对晶片钺合GaP/（Al,Ga1JftiIntJ界面做透射电子显微镜（TEM）分析表明:位错全部在边缘，图23画出一个晶片键合TSGaP-（A1.GalJft,5ltP/GaP1.EDTEM图像的横截而图。在DH上方的GaP窗口层形成过程所运用的品格不匹配外炎生长技术连成窗口内线状位错的发生。然

25、而，图23的图像（沿其它方向的困像也一样表明在晶片键合界面处没有线状位憎的痕迹，这表明生成态晶体维持了DH的质量。这些结果和其它化合物半导体品片键合界面不存在线状位错的报道是一样的。由图23还可见到在晶片键合界面四周各层存在于不同晶体结构和取向的AlGaInP合金中的晶体缺陷（右下角）已经视察到这些缺陷和晶片键合条件有关。然而,这些缺陷的存在和密度大小祓认为这种变更。Si还具有较低的平衡蒸气压力，温度超过I(XxrC时(千JfeSi晶片键合通常是在这个条件下进行的)处千稳定状态。然而,W-V族化合物的表面挥发特别剧烈。在5009(XTC的温度范围内呈不稳定状态。与川孤元素比较.v族元素的平衡蒸

26、气压力要高得多。这种挥发出现在进行化合物半导体品片键合的状况,漕加了键合过程的困难性.Si和化合物半导体晶片表面电性能的不同还使得制备低阻界面叶应做不同考虑。因此,In-V族化合物半导体晶片键合与元素Si的晶片键合有很多不同之处。VISI和HI-V族干与Si比较，HI-V族半导体键合晶片镀合界面低阻传导的实现有不同要求。已经知道Si晶片的干脆晶片键合可在单极(P-P或n-n)键合界面形成低阻传导。然而，化合物半导体晶片键合界面呈高限传导。已经视察到键合界面的电迁移性能有很大变更。实现单极化合物半导体晶片钝合界面低阻传导的一个基本要素是维持正确的相对表面品向并使键合晶体的晶向与之对准。这些效应如

27、图24所示，该图给出了TS(A1.GaQn,1mPGaP1.ED的电流-电压(I-V)特性:（八）对准键合晶片(晶面没有相对位移)；b)没有对准键合晶片(晶面沿晶片表面方向旋转90,晶片表面取向位移2.8该(I-V)特性表明较低的正向压降(在20n时为2.0V)通常是通过图24（八）时准的状况来实现的，其正向压降发光二核管1.ED芯片8.5X8.5mif)-m.工作电流为50A时的显微相片.晶片缝合TSl全部表面的光辐射一样，表明电流匀称地流过整个器件。晶片键合界面和整个1.ED芯片。正如在第V部份第2节所探讨那样。TS1.ED的光排出效率接近具有厚透亮窗口的AS1.ED的两倍。图27画出用相

28、同SlGaUJnUT1.ED晶片制造的（八）AS1.ED小灯(具有厚Gap上窗口)和(b)晶片键合TS1.ED、灯的光输出与电流(1.-I)关系曲鼓。由DC1.1曲爱可见TS器件的发光效率是AS器件的两倍。表明晶片键合界面对于由激活层放射的光是透亮的。工作在A6O4nm的晶片键合1.ED,工作电流为20m时，放射的光为1.91m(4.7m)TS1.ED小灯的准宜流(10ms脉冲)特性也表明在100mA时,放射的最大光通量为11.5Im晶片键合透亮衬底。与AS信件比较.TS信件的光输出效率役高近两倍。WAKlnP1.HH、灯工作在准DCoTSAlGalnPZGaP1.ED术或切割技术。然而，因为

29、管芯很小，只有81，1平方密耳，运用划线分别技术时，在分别过程芯片简洁受到损伤.因此，通常宁愿运用切割技术.和在硅集成电路工业一样，这个过程利用金刚石钻头切割轮进行高速切割。切割速度与芯片大小有关，一般一把切刀每小时可加工50000只芯片。1.ED器件成品是将芯片装在合适的支架或歧路极上，运用导电银或把芯片背面电极装在支袈或鼓路极，然后运用热超声键合在上电极柠上引线。最终，整个器件用透亮的环氧树脂进行封装并进行充分的检测。最终器件可以是单灯或多芯片字符排列组件。VII辱件性能1.1.ED一个重要的特性是外量子效率2。图30给出了（A1.GaK）.,IkT1.ED外量子效率最好报道值（300K.

30、20mA直流电）和峰值电致发光波长的函数关系。全部数据点均对晶片键合TS（Al1Ga1,）“JmF/GaP1.ED（由IUm（A1.Gall）.JIVPDH激活层和AhJnasP束缚层组成）而言。这种IS1.H）由于提高了光排出性能，所以显示出蚊i的外量子效率。S（A1.GaG.JnttWGaAs1.ED（具有一“厚”的透亮GaP上窗口或一“薄”的AlGaAS上泡口,后者在激活层下方有-DBR）外量子效率报道的最好值比图30给出的值低2倍左右。在可见光谱的红色区放射波长为635.6nm的器件。可视察到n的戢大值为23.7%o这一特性大大翘过了波长为65Onm的红色TBAlGaAS1.H）报道的

31、最好值（n18%）。当波长削减到597.7nm（黄绿光谙区）时，外量子效率削减2.5倍以上。在光谙区，战好的器件足.,约为9.备。在黄绿光谙区.效率削减甚至更加快速.波长为能常结构参数。图30所示拟合曲线的蜡射-非辐射寿命时间比为（八）3.5,（b）1.3和（c）0.2.对千完全千脆带隙（65Onm）的放射，与这些寿命比对应的内量子效率为（八）2益，（b）43%.（c）82%。正如在第丫部份第2节所探讨那样.在TS1.ED中光排出的多重通过使排出效率高出30然而，附加的谀取（例如由具有较低内量子效率的1.ED激活层造成的谀取）削减了多重通过的光逃离芯片的可能性。因此，图30高的内量子效率曲线（

32、C）假定波长在650Um到55Onm受更时,光排出系数在30%205%之间线性变更（如图M所描述，由芯片排出的光为65个锥体）。余下的较低内量子效率曲段a）和（b）假定波长在650550nn间变更时，光排出系数在22.6%20.5%之间xian变更（5.55个锥体）。图30所示的理论曲线和试验数据表明（A1.Gal1-Im.P1.ED的效率隔波长削减（Al组份X增加）而不规则削减，比电子由带到X带充溢所预期的要快。在第Il部份第Za节（表I）中少数栽流子注入效率以及第H部份第Zc节（表1）载流子在DH中的束缚的计算表明放射波长超过590画时。这些机理不会降低（A1.GaJn,F1.ED的效率。

33、而且，表I和表I1的计算还表明在59057Onm的光谱区，由这些现象引起的1.ED坡率削减不会大于4佻.因此，外量子效率随波长削减而不规则削减可以认为是由于AI浓度较高的激活层中非辐射复合中心浓度的增加而起的。已经发觉在（A1.Garj.JaF合金系统中深陷阱密度随Al成份的增加而漕加。这些陷阱和氧以及施主杂质的存在有关。尤其是1.ED量子效率随K）31最好的透亮衬底（A1.Ca1,）.Jn.：P/GaP（实装和圆点）以及最好的送取衬底（Al,Ga1.）cfln.JVGaAs（虔我.）1.ED小灯工作在温度为BoOK,直流电流为20m条件时.发光效率和电氏发光峰值波长之间的关系.TSAlGaI

34、nPI小灯比ASAlGaInPIH），.：的发光效率提高了两倍。在555F500的光谱区，AlGaInP放射器的发光效率优于现时全部商业化I.在A607nm处，IS.MGaInPIiD的发光效率达到50.31w的最高值，超M了目前报道的全部1.ED器件的特性.图31所示AlGalnPlB）的效率还可与很多常用光源竞争。在黄绿到到红色光谙区（570-&10nm）o最好的有AlGaInP1.ED的特性超过了无滤光6（施白炽灯泡（151mw）.此外，在黄到红光谱区，其性能超过了无遮光3佛卤灯（251m）且起先接近400W汞汽灯（601ma）070R金属缸灯（70ImAr）以及50。高压钠灯（80l1

35、1w）因此，AlGaInPlH）的性能比得上各种低通量（功率）应用光源。当前，商业化AS和ISAlGaInP1.a）的平均性能蜘为图31所示曲段的一半。可以预言,随着材料生长技术的不断发展，这一性能将得到进一步改善。3.-S4m具有透亮厚GaP上窗口层的典型AS和TS（AlGaQ（Mhh,P1.a）C59Orm）的电流-电压（I-V）特性分别为图32和33所示。两种器件显示出一股二极管的正向导通特性（1.71.8）.反向击穿电压的范围在15Y30之间。AS器件在正向偏置工作条件下的电阻约3-6Q,使得典型的正向压降在20IM时为图32,电型的汲取It底GaP-AlGaInPZGa1Xs发光二板

36、首（A59Onm）在室温（300K）,直流工作状况下的电流-电压（I-V）将性.在2时IE）的正向电压大均为202.W.反向击穿电压大约发生在-15-30Y范田.图33典型的透亮衬底GaP-AlGaInPZGaP发光二校管（A59OrWl）在室温（300K）,直流工作状况下的电流-电压1）特性.在20m时1.ED的正向电压为2.12.21反向击穿电压在T5-SOV苑S1.图例其型的溃取衬底（八）GaIj-AlGaInPZGaAs12）仍透亮衬底（bGaP-AlGaInPZGaPIH1.590nm）正向DC特性电流-电压半对数图（IOgl丫）。由限制注入的复合（二极管志向因子n=2）到事时扩散注

37、入（二极传志向因子n=1）的沃迂大约出现在K）OUA0.2Vcm1）处。图35带有幽和电流血拮殖的典型汲取材底AIGaAS-（AliGalJ凡PGas发光二极管（X59011b）正向电流-电压（IY）DC好性。这些器件的正旬电压在20哂时大约是2.1V-2.2V。插图是一个由AlInPZGaAsDBK隼独组成的芯片的1丫特性。1.AlGaInP1.ED的电致发光光谱具有干脆带隙半导体时称形杰的特征，其半波宽度为50mev,即大约15nm图36画出了（Al,Ga1J：Jn11P1.ED调整激活层中Al组份X使得放射的峰值波长在554622nm范图时得到的一系列光谱。光谱半波宽度主要由器件激活层中的掺杂水平确定。光谱膻着波长的削减而变窄，这是激活层中Al增加，掺杂削减的结果。图36由（AllGaiD-In,J）发光二极管在激活层中5种不同铝含量X得到的系列光语.每一光语的峰值强度械标准化.由于在铝分量较高器件的激活层中掺杂水平较低,光滑半宽随波长削减而机残.干脆带隙材料还有一个特性是完全规定了放射波长随温度的变更。这个变更和半导体带隙随温度的变更是一样的。时AlGalnP1.H）中不同窿值波长的温度系数进行测