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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-75225
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7522/


Maier, Markus

Effizienz von GaInN-Leuchtdioden: Struktur aktiver Schichten unter dem Einfluss substratinduzierter Defekte

Efficiency of GaInN light-emitting diodes: active layer structure under the influence of substrate-induced defects

Dokument1.pdf (6.237 KB) (md5sum: 0168d9180387a5ac115a2b487bd44d69)

Kurzfassung in Deutsch

Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einfluss von den aktiven Bereich durchstoßenden Versetzungen auf die Lumineszenz-Eigenschaften von (AlGaIn)N-basierten Leuchtdioden mit Emissionswellenlängen um 400 nm untersucht. Die Leuchtdioden wurden epitaktisch mit dem Verfahren der metallorganischen Gasphasenepitaxie auf Substraten mit unterschiedlicher Versetzungsdichte hergestellt und eingehend bezüglich ihrer Material- sowie elektrischen und optischen Eigenschaften charakterisiert.
Ein Schwerpunkt liegt auf den sich aus einer reduzierten Versetzungsdichte ergebenden Möglichkeiten zur Variation des Schichtaufbaus des aktiven Bereichs und deren Einfluss auf das nicht-thermische Überrollen. Dieses Überrollen stellt aus wissenschaftlicher Sicht derzeit die größte Hürde für die Realisierung von Weißlicht-Leuchtdioden mit gleichzeitig hoher Leuchtdichte sowie hoher Effizienz und damit für einen Erfolg des Solid-State Lighting dar.
Als eine mögliche Lösung wird in dieser Arbeit die 18 nm breite Doppelheterostruktur als aktiver Bereich einer Leuchtdioden-Struktur auf freistehendem GaN-Substrat vorgestellt, die das Ergebnis der systematischen Variation von Indium-Gehalt und Quantenfilm-Breite im aktiven Bereich ist. Sie zeigt das Ausbleiben des nicht-thermischen Überrollens über einen weiten Stromdichtenbereich bei gleichzeitig hoher Effizienz und kann im Rahmen eines vorgestellten Ratengleichungsmodells theoretisch verstanden werden.


Kurzfassung in Englisch

This PhD thesis investigates the influence of threading dislocations on the luminescence properties of (AlGaIn)N-based light-emitting diodes in the wavelength range around 400 nm. The material, electrical and optical properties of light-emitting diodes grown by metal organic vapour phase epitaxy on substrates with different dislocation densities are characterized in detail.
One focus are the possible variations in the active region design offered by a reduced dislocation density and their effect on the nonthermal rollover. From the scientific point of view this rollover represents the major obstacle for the realization of white-light light emitting diodes with high brightness and high efficiency and thus for the success of solid-state lighting.
As shown in this thesis one way to overcome this rollover is an 18 nm wide double heterostructure as active layer in a light-emitting diode structure grown on freestanding GaN substrate. It is the result of the systematic variation of indium-content and quantum well width in the active region and shows the absence of nonthermal rollover over a wide range of current densities with high efficiency at the same time. The presented rate equation model explains these findings.


SWD-Schlagwörter: Lumineszenzdiode , Wide-gap-Halbleiter , Drei-Fünf-Halbleiter , Versetzung <Kristallographie> , Quantenwell , MOCVD-Verfahren , Elektrolumineszenz
Freie Schlagwörter (deutsch): Nicht-thermisches Überrollen , Doppelheterostruktur , GaN , GaInN , Auger-Effekt
Freie Schlagwörter (englisch): Droop , Auger effect , GaN , GaInN , light emitting diode
PACS Klassifikation 85.60.Jb , 42.72.Bj , 78.67.De , 78.60.Fi
Institut: Physikalisches Institut
Fakultät: Fakultät für Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Wagner, Joachim (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.04.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 27.05.2010
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