طراحي و شبيه سازي ديود نورگسيل (LED) مبتني بر ساختار AlGaAs با استفاده از چاه كوانتومي

كارشناسي ارشد

ديودهاي نورگسيل از يك لايه انتقال الكترون و يك لايه انتقال حفره تشكيل شده اند. الكترون ها و حفره ها از طريق اين نواحي انتقال به منطقه مياني موسوم به ناحيه فعال مي روند و با بازتركيب در اين ناحيه از خود نور تشعشع مي كنند. در ساختار استفاده شده در اين تحقيق، ناحيه فعال از چاه كوانتومي تشكيل شده است. در اين پايان نامه ابتدا به توضيح فرآيندهاي مختلف در اين نوع ادوات پرداخته شده است و سپس ضمن بررسي ويژگي ها و مشخصات نيم رساناها و ديودهاي نورگسيل مبتني بر GaAs/AlGaAs، اهميت و كاربرد اين گونه ديودهاي نورگسيل بيان مي گردد. در اين تحقيق، يك ديود نورگسيل مبتني بر GaAs/AlGaAs و داراي طول موج 660 نانومتر طراحي شده و مشخصاتي از جمله ولتاژ آستانه هدايت، چگالي طيفي توان، محدوده طول موج گسيل شده و توان تشعشعي مورد مطالعه و بررسي قرار مي گيرد. عوامل متعددي بر عملكرد ديودهاي نورگسيل تاثير دارند بنابراين به بررسي تاثير ضخامت چاه كوانتومي، چگالي آلايش لايه ها، دما و ولتاژ باياس در مشخصات ديود نورگسيل پيشنهادي پرداخته شده است. سپس ساختارهاي جديدي از ديودهاي نورگسيل داراي چاه كوانتومي پله اي و سد كوانتومي پله اي بيان مي شود. در طراحي جديد با تغييراتي كه در شكل چاه و سد پتانسيل صورت مي گيرد، چگالي طيفي توان و توان تشعشعي قطعه افزايش مي يابد. سپس ساختار بهينه اي كه تركيبي از چاه كوانتومي سه پله اي و سد كوانتومي سه پله اي است بيان مي شود ساختار پيشنهادي چگالي طيفي توان نسبت به ساختار سد كوانتومي سه پله اي 28% و نسبت به ساختار چاه كوانتومي سه پله اي 12/5% و همچنين ميزان توان تشعشعي ساختار پيشنهادي نسبت به ساختار سد كوانتومي سه پله اي و چاه كوانتومي سه پله اي به ترتيب 17% و 10% افزايش مي دهد. در نهايت جهت بهبود عملكرد ديود نورگسيل ساختاري مبتني بر لايه هاي بازتابنده براگ توزيعي GaAs/AlGaAs، AlGaAs/AlGaAs، AlAs/AlGaAs بررسي مي شود. ميزان چگالي طيفي توان و توان تشعشعي ديود نورگسيل مبتني بر لايه هاي بازتابنده براگ توزيعي n-p-AlGaAs/AlGaAs DBR نسبت به ساختار n-AlGaAs/AlGaAs DBR و ساختار مرجع به ترتيب 15% و 21% بهبود مي يابد. تمامي بررسي ها با استفاده از نرم افزار Silvaco TCAD انجام شده است.

209680

دانشگاه علم و صنعت ايران

وحيدرضا يزدان پناه

مهندسي برق- الكترونيك ـ ادوات ميكرو (نانوالكترونيك)

علي صدر