pp. 278-283 Times Cited: 173
三五族氮化物半導體材料具有Wuzite結構和直接能隙等特性。在室溫
下AIInGaN的能隙可隨著它的成分比例從1.95ev調變至6.2eV。因此三五族氮化物半 導體通常可應用於短波長的發光元件，例如藍光與綠光發光二極體亦已商用化，且 可廣泛地應用在交通號誌和彩色顯示器。三五族氮化物所發展出的典型藍光與綠光 發光二極體所使用的主動層一般為未摻雜之InGaN-GaN多重量子井結構，夾在GaN 之n型電極層與p型電極層之間。然而，由於InGaN和GaN晶格之不匹配，隨著量子 井數目的增加，應力釋放的現象亦隨之產生。此外，壓電場引致之量子侷限效
應(Stark effect)亦會影響三五族氮化物藍光與綠光發光二極體之發光特性。本研究中，主要探討不同量子井 數目對於InGaN-GaN多重量子井藍光與綠光發光二極體之影響。應力釋放對於發光二極體特性之效應與影 響亦將於內文中做更深入詳細之探討。
本研究使用有機金屬氣相磊晶法於(0001)面之藍寶石基板上成長發光二極體之磊晶結構。使
用TMGa，TMI，TMA與NH3等有機金屬源，並使用Cp2Mg與SiH4分別作為p型與n型GaN之摻雜。圖一顯 示藍光多重量子井發光二極體中不同InGaN-GaN量子對數目之XRD頻譜。圖二(a)和(b)分別顯示藍光多重 量子井發光二極體的室溫PL頻譜與PL半高寬變化。圖三(a)、(b)分別顯示藍光多重量子井發光二極體之室 溫EL光譜和外部量子效率變化。圖四(a)和(b)顯示電流-電壓特性和藍光多重量子井發光二極體於不同量子 井對數之下的順向偏壓值，吾人定義於注入電流為20 mA時的操作電壓為順向偏壓Vf。圖五(a)和(b)顯 示11對與16對藍光多重量子井發光二極體於不同注入電流下之EL頻譜。圖六為具有不同InGaN-GaN 量子 井數目之綠光發光二極體之XRD頻譜圖。圖七為具有不同InGaN-GaN 量子井數目之綠光發光二極體 之PL頻譜。圖八為綠光多重量子井發光二極體在20 mA注入電流下之綠光發光二極體之室溫EL頻譜。圖九 為藍光與綠光發光二極體歸一化EL頻譜之比較。可發現綠光多重量子井發光二極體其半高寬(35 nm)大於 綠光多重量子井發光二極體之半高寬(26 nm)。此現象乃因綠光多重量子井發光二極體中InGaN-GaN 多重 量子井產生應力釋放所致。圖十(a)與(b)為順偏I-V特性曲線，以及不同量子井對數的綠光發光二極體，於 注入電流20 mA下的Vf變化。圖十一(a)與(b)顯示在不同注入電流下6對與2對多重量子井的綠光發光二極體 之EL頻譜。
圖一、具有不同InGaN-GaN 量子井數目之藍光發光二極體之XRD頻譜圖
圖二、室溫下具有不同InGaN-GaN 量子井數目之藍光發光二極體之 (a) PL頻譜 (b) PL半高寬變化
圖六、具有不同InGaN-GaN 量子井數目之綠光發光 二極體之XRD頻譜圖
圖四、具有不同InGaN-GaN 量子井數目之藍光發光二極體之 (a) 順偏I-V特性 (b) 順向偏壓變化
圖五、不同大小電流注入 (a) 11對 (b) 16對量子井之藍光發光二極體之EL頻譜
圖七、室溫下具有不同InGaN-GaN 量子井數目之綠 光發光二極體之PL頻譜
圖八、在20 mA注入電流下之綠光發光二極體之室 溫EL頻譜
圖九、藍光與綠光發光二極體歸一化EL頻譜之比較
圖十、具有不同InGaN-GaN 量子井數目之綠光發光二極體之 (a) 順偏I-V特性 (b) 順向偏壓變化
圖十一、不同大小電流注入 (a) 6對 (b) 2對量子井之綠光發光二極體之EL頻譜
表一 四種藍光發光二極體於不同注入電流下量測所得之EL峰值位置
表二 四種綠光發光二極體於不同注入電流下量測所得之EL峰值位置
