Nitridbasierte LEDs bilden nicht nur die Basis für eine effiziente weiße Lichterzeugung, sondern halten auch durch eine Vielzahl weiterer Applikationen, wie zum Beispiel als Emitter bei der Pulsvermessung bei smart wearables oder auch in Displays, in unser Leben Einzug.
Die Untersuchung der physikalischen Effekte, welche die elektrooptischen Eigenschaften (AlGaIN)N-basierter LEDs, insbesondere die Effizienz, bestimmen, sowie deren Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge und vom Betriebsstrom der LED, ist Gegenstand dieser Arbeit.
Es wird ein physikalisches Model zur Beschreibung der Strom-Spannungscharakteristik moderner blaue LEDs aufgestellt. Dieses bringt die LED-Spannung mit der internen Rekombinationsdynamik in Verbindung und ermöglicht somit die Vorhersage der Effizienz aus der Bestimmung rein elektrischer Kenngrößen.
Die physikalische Ursache für den Effizienzabfall blauer sowie grüner LEDs im Bereich hoher Ströme war lange Zeit Gegenstand einer intensiv geführten Debatte in der Literatur. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Konzept zur Visualisierung von Auger-Prozessen kann bewiesen werden, dass dieses auch als Droop bezeichnete Problem auf Auger-Rekombination zurückzuführen ist.
Aufbauend auf diesem Befund wird ein neuartiges Konzept zur Abmilderung des Droops aufgezeigt: Durch gezielte Einbringung einer dreidimensionalen Struktur lässt sich der Ladungsträgertransport verbessern und somit der Verlustkanal bei hohen Stromdichten verringern.:1 Einleitung
2 Grundlagen
3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED
4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge
5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz
6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals
7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion
8 Zusammenfassung / III-Nitride based LEDs not only constitute the basis for an efficient generation of white light, but they also play an increasingly important role in our lives by many new applications such as vital sign monitoring with smart wearables or displays. The identification of the underlying physical effects governing the electrooptical characteristics, especially efficiency, and their dependency on LED emission wavelength and operation current is the focus of this work.
A physical model describing the current-voltage characteristics of modern blue LEDs is developed. This model correlates the LED voltage with its internal recombination dynamics and thus enables the prediction of the LED efficiency out of purely electrically acquired key figures.
The physical root cause for the efficiency decrease of blue and green LEDs towards higher currents was intensively debated in the literature for many years. In this work a concept to visualize Auger processes is developed. This way, it can be shown that the high current efficiency decrease, also known as Droop, can be attributed to Auger recombination.
Based on this conclusion a new concept to mediate the Droop is shown: By employing three-dimensional hole injecting layers in the epitaxial structure, the carrier transport can be improved, which is a lever to decrease the Droop.:1 Einleitung
2 Grundlagen
3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED
4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge
5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz
6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals
7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion
8 Zusammenfassung
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:82146 |
| Date | 19 January 2023 |
| Creators | Binder, Michael |
| Contributors | Schwarz, Ulrich Theodor, Schwarz, Ulrich Theodor, Wagner, Joachim, Technische Universität Chemnitz |
| Publisher | Universitätsverlag Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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