垂直式發光二極體電位降之數學模式研究

Modeling the diode equation with quantum wells for vertical-injection GaN-based light emitting diodes

徐岳(HSU, YUEH)

指導教授 ： 李雄略

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2011.00410

摘要

LED是近年來非常熱門的研究課題之一，許多文獻引用Shockley方程式來描述LED內部p-n junction處之電流-電壓變化，但由於LED之結構製程不斷改善，因此Shockley方程式可能已經不再適用於當今之LED。
本文參考其他文獻之實驗數據，推導出新的Diode方程式來描述p-n junction處之電流-電壓變化，並且更進一步推導出適用於具有多重量子井結構之LED上，並將其應用至LED模型內進行數值模擬。藉由數值模擬，可以得到LED內部之電位分佈，並且發現溫度對於作用在p-n junction處之電壓，會有很大的影響;除此之外， n電極以及電流阻擋層尺寸大小，對LED也會有很大影響。
根據本文之研究，可以得到在不同溫度以及不同n電極和電流阻擋層尺寸之下，LED之電流-電壓變化，希望能夠在LED之設計與應用上，提供許多幫助。

關鍵字

發光二極體 ； 電位場

參考文獻

[3] S. J. Wang, K. M. Uang, S. L. Chen, Y. C. Yang, S. C. Chang, T. M. Chen, and C. H. Chen, Use of patterned laser liftoff process and electroplating nickel layer for the fabrication of vertical-structured GaN-based light-emitting diodes, Applied Physics Letters 87 (07) (2005) 011111.

[4] D.W. Kim, H. Y. Lee, M. C. Yoo, and G. Y. Yeom, High efficiency vertical laser-liftoff GaN-based light-emitting diodes formed by optimization of the cathode structure, Applied Physics Letters 86 (01) (2005) 052108.

[5] A. Chitnis, et al., A. Kumar, M. Shatalov, V. Adivarahan, A. Lunev, J. W. Yang, G. Simin, and M. Asif Khan, High-quality p-n junction with quaternary AlInGaN/InGaN quantum wells, Applied Physics Letters 77 (10) (2000) 3800-3802.

[6] Y. Xi and E. F. Schubert, Junction-temperature measurement in GaN ultraviolet Light-emitting diodes using diode forward voltage method, Applied Physics Letters 86 (09) (2004) 2163.

[7] C. C. Lee, W. V. Chen, J. Park, A new I-V model for light-emitting devices with a quantum well, Microelectronics Journal 37 (09) (2006) 1335-1338.