AlGaInP-LEDs 李永富 LED(发光二极管)、PD(二极管探测器)最基本的结构相同，都是由 PN 结组成，为提高器件性能，二者往往都会引入双异质结构及有源层，形成 PIN 型结构，LED 电注入载流子的自发辐射复合以及二极管探测器光生载流子的产生都在有源层内进行，P 及 N 层材料起到窗口作用，有源层与异质材料层形成的势垒又起到对载流子的束缚作用，有利于载流子的辐射复合(对于 LED)以及光生载流子的收集与信号输出(对于 PD)。但是，二极管探测器属于零偏压或反向偏压、小信号工作器件，器件结构相对简单，而 LED，特别是高亮度 LED，属于高注入大电流工作器件，因此 LED 对于低阻电极接触以及电极形状的设计要求更高，有时需要引入一些特殊的接触层，如 current spreading layer 及 current blocking layer。另外，对于高亮度 LED，光的输出是影响其发光效率的最重要因素之一，需要采用一些特殊结构以提高其光输出效率，如高反射 DBRs 层(减少衬底的吸收)、透明衬底、共振腔结构、输出面加工等等，使得 LED 的结构更加复杂，因此，LED 器件的结构设计是一件极富挑战性但很有意义的工作。 目前，在 560nm(黄绿光)~650nm(红光)波段，(AlxGa1-x)yIn1-yP 体系材料是唯一一种技术上可行的直接禁带半导体材料，因此在该波段内可望获得较高的内部效率，很适用于发光器件的制备。 AlGaInP 属于闪锌矿结构，其能带包括单一的导带(最低点在 Γ-点，另外两个谷值在 X-，L-点)，以及三个价带，价带的 Γ-点具有简并的重空穴带和轻空穴带。在 Al 组分较低时，材料属于直接禁带半导体，随着 Al 组分的增加，X-点逐渐成为导带最低点，材料变为间接禁带半导体。室温下，禁带宽度随组分的变化可由下式表示： eVxxEg)61.0900.1()( (1) eVxxEgX)085.0204.2()( (2) 由上式可知，在 Al 组分为 0.58 时，X-点成为导带最低点，材料变为间接禁带半导体材料，此时对应材料禁带宽度 2.25eV，波长 550nm。导带谷值的变化，使得导带电子发生由 Γ-谷向 X-谷的转移，导致器件自发辐射复合效率的急剧下降，发光效率相应降低，这也限定了 AlGaInP LED 的波长范围。 1．AlGaIn P LED 的内部电光效率 器件的内部电光效率由器件辐射复合与损耗过程确定，一般来说，损耗包括非辐射复合及漏电。自发辐射复合涉及电子和空穴，可表示为： pnBRSP (3) B 为辐射复合常数。 非辐射复合过程可由Shockley-Rea...
