摘要：对隧穿多色发光二极管（LED）采用ATLAS器件仿真进行模拟数值研究。本文的目的是为了探究隧穿结在GaN基LED中的作用以达到实现较优多色照明。首先，设计了蓝色和绿色两种单色LED结构。发现由于强极化场作用，观察到两种单色LED有着非平衡载流子分布。之后采用有效的n-GaN/n-In0.2Ga0.8N/p-GaN和n-Al0.15Ga0.85N/n-In0.2Ga0.8N/p-Al0.15Ga0.85N TJ, 提出并分析了双色TJ LED。发现隧穿结增强了LED的导电性和发光光谱，提高了发光效率。之后隧穿结可能会更加频繁地运用在LED中来实现白光照射的要求。

关键词：发光二极管；隧穿结；InGaN

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 引言-1

1.2 GaN材料的结构与性质-1

1.3 GaN基LED的发展历程-2

1.4 GaN基多色LED现状-3

第二章 仿真模拟方法-4

2.1 仿真软件Silvaco TCAD-4

2.1.1 功能简介-4

2.1.2 操作简介-5

2.2 器件模拟基本理论-5

2.2.1 基本方程-6

2.2.2 物理模型-8

2.2.3 数值计算方法-12

第三章 GaN基单色LED设计-14

3.1 GaN基单色LED结构与参数-14

3.2 GaN基单色LED结果分析-15

3.2.1 能带图分析-15

3.2.2 浓度分析-16

3.2.3 I-V特性分析-16

3.2.4 电致发光特性分析-18

第四章 GaN基隧穿LED结构设计-19

4.1 GaN隧穿LED的结构-19

4.2 GaN基隧穿LED结果分析-19

4.2.1 能带分析-19

4.2.2 浓度分析-20

4.2.3 IV特性-21

4.2.4 电致发光光谱分析-22

4.2.5 发光效率分析-22

4.3 AlGaN隧穿结结果分析-24

4.3.1 能带图分析-24

4.3.2 浓度分析-25

4.3.3 IV特性-26

4.3.4 电致发光光谱分析-26

4.3.5 发光效率分析-27

第五章 总结与展望-28

5.1 总结-28

5.2 展望-28

参考文献-29

致  谢-30