《表1 具有不同AlN组分的p-EBL和p-AlxGa1-xN层的器件结构表格引自文献[58], 已获得Optical Society of America的版权许可》

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《AlGaN基深紫外发光二极管空穴注入效率的提高途径》

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为此，研究人员设计了5组具有不同AlN组分的p-EBL和p-AlxGa1-xN层的器件结构，具体参数见表1。表1同时给出了p-AlxGa1-xN/p-GaN异质结界面处价带中的Φh以及空穴供给层中耗尽电场对空穴的做功，电场对载流子的做功公式参考文献[70-71]。同时，图7（a）和图7（b）中分别给出了5组器件p-AlxGa1-xN层和p-GaN层的电场分布以及光输出功率对比。可以发现，Φh随着p-AlxGa1-xN层中AlN组分的降低而减小，见表1。“Work”表示p-AlxGa1-xN层中耗尽电场对空穴的做功，其中“-”表示空穴从耗尽电场获得能量。对于空穴供给层为p-GaN/p-GaN的器件而言（Original Device），Φh等于0meV，空穴供给层中不存在界面耗尽电场，所以电场对空穴的做功低至-277.5meV，Original device的性能最差。当空穴供给层为pAlxGa1-xN/p-GaN异质结结构时，p-AlxGa1-xN/pGaN界面处出现很强的耗尽电场。而且随着AlN组分的增加，该耗尽电场明显增强，同时耗尽区宽度逐渐变宽，空穴获得的能量逐渐增加[见图7（a）和表1]。对于高AlN组分的Reference device和器件B1，Φh高达583 meV和460meV，故其耗尽区贯穿整个p-Al0.49Ga0.51N层，导致p-Al0.49Ga0.51N层的非平衡态空穴浓度极低。因此，尽管Reference device和器件B1能够给空穴提供足够的能量，但受限于p区的低空穴浓度，二者的器件性能并非最优。而对于器件B2而言，p-Al40Ga60N层耗尽区宽度明显变短，这保证了p-Al40Ga60N层有足够的空穴浓度。同时p-Al40Ga60N层中的耗尽电场给空穴提供了一定的能量，因此器件B2的光输出功率最高。