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(二)深能级发光 III族/V族化合物制作的LED产品,蓝绿光LED、紫光LED、UV LED等芯片光谱中,黄光带是一直存在的,其波峰在550nm左右,强度很低,但是人眼对550nm波长的感官最强烈,因此
(二)深能级发光
III族/V族化合物制作的LED产品,蓝绿光LED、紫光LED、UV LED等芯片光谱中,黄光带是一直存在的,其波峰在550nm左右,强度很低,但是人眼对550nm波长的感官最强烈,因此黄光带很容易被人眼捕捉到。UVC产品工作波长肉眼不可见,因此黄光带会更加容易被捕捉到,使产品呈现出微弱的黄光。黄光带的来源一直没有明确的定论。
肉眼感知的黄光强度与芯片的亮度没有绝对的对应关系。芯片的发光越强,黄光带受到短波长激发而发出的光线也越强;同时黄光带吸收掉过多的工作波长。
(重点):如果黄光带强度较高,芯片发光颜色会直接显示黄色;如果黄光带强度较低,远低于光谱中的蓝光和紫光部分,那么黄光会与蓝光紫光混合发出白色的光线。
以上这种因光谱导致的发光颜色差异大都可以体现在主波长数据上,发光颜色为紫色的芯片主波长应在430nm以下,发光颜色为蓝色的芯片主波长应在450nm以上,发光颜色偏黄的主波长可能达到500nm。
很多研究将黄光带的来源归咎于深能级,而其中Ga空位、Mg、C等受到关注最多[1,2]。比如C污染,因生长过程中使用的金属源为有机物,因此不可避免会有C原子进入材料中,而这种C原子或与N原子结合,或进入间隙,形成C深能级,提供了黄光带的发光源。通过二次离子质谱(SIMS)和X射线能谱(XPS)测试分析可以看出,材料中C的密度还是很高的,达到1E17cm-3。通常情况下,C比例较大的材料,黄光带更加明显。
此外,LED中亦常见与Mg掺杂有关的蓝光带发光,一些研究表明p-GaN中Mg的深能级位于GaN导带底-0.2eV位置,因此光谱在390nm左右,因此会使UV LED芯片,尤其是UVC LED芯片呈现出蓝紫色的光色。
除此之外,还有一些杂质、间隙等缺陷[3-5],如Fe杂质、Ga间隙原子、H络合物、有机物分子等,也包括一部分C间隙或者络合物,这些缺陷中大部分是常规的测试分析难以捕捉到的,但同时也是MOCVD生长过程中无法避免的。研究表明,在GaN材料中,这些缺陷形成了两个较为明显的深能级带,一个能级位于GaN导带底-0.5eV左右的位置,发光波峰在420nm-440nm之间。这种缺陷对发光颜色的影响较为明显,UV LED芯片受到这种深能级发光影响,发光颜色会呈现出蓝紫色或蓝色。另一个则位于黄光带光谱位置,被认为是引起黄光带的原因之一。