Численное моделирование InGaN/AlGaN-светодиодов с градиентными AlGaN-барьерами
Артеев Д.С.1,2, Сахаров А.В.1,2, Николаев А.Е.1,2, Родин С.Н.1,2, Цацульников А.Ф.2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

Email: ArteevDS@mail.ioffe.ru, Val@beam.ioffe.ru, AEN@mail.ioffe.ru, Andrew@beam.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 5 мая 2026 г.
В окончательной редакции: 23 июля 2026 г.
Принята к печати: 28 июля 2026 г.
Выставление онлайн: 14 октября 2026 г.
Выполнено одномерное численное моделирование светодиодных структур ближнего ультрафиолетового диапазона с InGaN-квантовыми ямами и различными профилями состава AlGaN-барьерных слоев: однородными Al0.05Ga0.95N и градиентными AlGaN. Показано, что использование градиентных барьеров с увеличением мольной доли AlN по направлению к p-области позволяет повысить внутреннюю квантовую эффективность до 56 % и эффективность инжекции до 89 % за счет изменения профиля зон и пространственного распределения носителей заряда, что приводит к снижению безызлучательной рекомбинации в барьерных слоях. Также показано, что при неоптимальном дизайне доля рекомбинации Шокли-Рида-Холла в барьерных слоях может достигать 70 % от ее общего темпа в структуре. Ключевые слова: нитрид галлия, светодиод, InGaN, AlGaN, моделирование, квантовая яма.
- Y. Shen, Y. Zhang, L. Yu, K. Li, H. Pi, J. Diao, W. Hu, W. Song, C. Zhang, S. Li. J. Disp. Technol., 11, 677 (2015). DOI: 10.1109/JDT.2015.2421361
- C. Xing, H. Yu, Z. Ren, H. Zhang, J. Dai, C. Chen, H. Sun. IEEE J. Quant. Electron., 56, 1 (2020). DOI: 10.1109/JQE.2019.2956344
- S. Cui, G. Tao, L. Gong, X. Zhao, S. Zhou. Materials, 15, 8649 (2022). DOI: 10.3390/ma15238649
- DDCC-1D --- Optoelectronic Device Simulation Laboratory [Электронный ресурс]. URL: https://yrwu-wk.ee.ntu.edu.tw/index.php/ddcc-1d/ (дата обращения 02.05.2026)
- M. Filoche, M. Piccardo, Y.-R. Wu, C.-K. Li, C. Weisbuch, S. Mayboroda. Phys. Rev. B, 95, 144204 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.95.144204
- I. Vurgaftman, M.P. Lumb, J.R. Meyer. Bands and Photons in III-V Semiconductor Quantum Structures (Oxford University Press, 2020). DOI: 10.1093/oso/9780198767275.001.0001
- W.V. Lundin, A.E. Nikolaev, A.V. Sakharov, S.O. Usov, E.E. Zavarin, P.N. Brunkov, M.A. Yagovkina, N.A. Cherkashin, A.F. Tsatsulnikov. Semiconductors, 48, 53 (2014). DOI: 10.1134/S1063782614010199
- C.-Z. Zhao, T. Wei, L.-Y. Chen, S.-S. Wang, J. Wang. Superlat. Microstr., 109, 758 (2017). DOI: 10.1016/j.spmi.2017.06.006
- S. Huang, M. Ikeda, F. Zhang, M. Zhang, J. Zhu, S. Zhang, J. Liu. J. Semiconductors, 45, 082501 (2024). DOI: 10.1088/1674-4926/24010017
- Y. Nakagawa, M. Haraguchi, M. Fukui, S. Tanaka, A. Sakaki, K. Kususe, N. Hosokawa, T. Takehara, Y. Morioka, H. Iijima, M. Kubota, M. Abe, T. Mukai, H. Takagi, G. Shinomiya. Jpn. J. Appl. Phys., 43, 23 (2004). DOI: 10.1143/JJAP.43.23
- T.T. Mnatsakanov, M.E. Levinshtein, L.I. Pomortseva, S.N. Yurkov, G.S. Simin, M. Asif Khan. Solid State Electron., 47, 111 (2003). DOI: 10.1016/S0038-1101(02)00256-3
- A.L. Efros, M.E. Raikh. In: Optical Properties of Mixed Crystals, ed. by R.J. Elliott, I.P. Ipatova (Elsevier, Amsterdam, 1988) v. 23, p. 133. DOI: 10.1016/B978-0-444-87069-8.50009-9
- S.Yu. Karpov, Y.N. Makarov. Appl. Phys. Lett., 81, 4721 (2002). DOI: 10.1063/1.1527225
- D.S. Arteev, A.V. Sakharov, E.E. Zavarin, W.V. Lundin, M.V. Rzheutski, E.V. Lutsenko, A.F. Tsatsulnikov. Semicond. Sci. Technol., 36, 125007 (2021). DOI: 10.1088/1361-6641/abfbdb
- D.S. Arteev, S.Y. Karpov, A.V. Sakharov, A.E. Nikolaev, S.O. Usov, W.V. Lundin, A.F. Tsatsulnikov. Semicond. Sci. Technol., 35, 045017 (2020). DOI: 10.1088/1361-6641/ab74
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.