臺灣博碩士論文加值系統

極化效應強烈地影響了氮化物發光二極體之光電特性。在各磊晶層之介面間累積的極化電荷使元件產生強大的內建極化電場，因而影響了發光二極體的能帶結構，特別是在量子井中，極化效應使量子井之能帶傾斜，電子與電洞分別侷限於井的兩側，大幅降低載子結合發光的機會，因此限制了發光二極體的發光功率及效率。截至目前為止，已有相當多的研究團體致力於探討如何降低氮化物之極化電場以提升光電半導體元件的性能。本論文將從模擬的觀點研究極化效應對氮化銦鎵藍光發光二極體之影響，並提出可改善極化效應的發光二極體結構設計。
在本論文的第一章中，針對氮化物材料之極化效應議題做一介紹，包括極化效應相關原理、計算以及發展概況。
在第二章中介紹了本論文研究所參考的氮化銦鎵藍光發光二極體結構，並介紹在模擬程式中與氮化物相關之物理參數設定。
第三章分別探討氮化銦鎵藍光發光二極體受總極化、自發極化以及壓電極化效應的影響，包括了對發光性能、能帶結構、極化電場、載子分佈以及輻射再結合速率…等之特性分析，並找出主宰氮化銦鎵藍光發光二極體發光特性之極化效應。
第四章探討使用四元氮化鋁鎵銦做為藍光發光二極體之電子阻礙層與井障對元件特性的影響。計算出與原始參考結構之氮化銦鎵量子井極化電荷匹配的氮化鋁鎵銦井障，以及與氮化鎵極化匹配的氮化鋁鎵銦電子阻礙層，欲利用其抑制元件的極化效應，使量子井內的能帶達到平坦，提升電子與電洞波函數在空間上的重疊率，增加電子電洞對結合速率，以達到發光二極體發光功率的提升。
第五章探討將氮化銦鎵量子井設計為步階函數狀對藍光發光二極體之特性影響，找出藍光氮化銦鎵發光二極體最佳步階函數狀量子井結構，並深入分析致使步階函數狀量子井發光二極體發光效率改善之物理原因。
最後在第六章為本論文做一個完整的結論。

The polarization effect is an essential characteristic for the III-nitride materials. The existence of the strong electrostatic fields、which are generated by the spontaneous and piezoelectric polarizations、has a significant influence on the band profile、especially in quantum well region、and also results in quantum confined Stark effect and poor electron-hole overlap. Consequently、the radiative recombination rate、internal quantum efficiency、and optical performance of the light-emitting diodes are limited. Several research groups have focused on how the electrostatic fields might be removed and how the band bending situation might be improved. In this thesis、the effect of polarization on the blue InGaN light-emitting diodes has been numerically investigated. In addition、the appropriate design of the structure is proposed to enhance the optical characteristics of the light-emitting diodes.
In chapter 1、the literatures and papers related to the concept of polarization-related effect are introduced and the calculation method of polarization charges is also described.
In chapter 2、the structure of the blue light-emitting diode under study and the physical parameters used in APSYS simulation program are introduced.
In chapter 3、the effect of spontaneous and piezoelectric polarizations on optical characteristics of the blue InGaN light-emitting diode is investigated. The band diagrams、overlap between electron and hole wavefunctions、electrostatic fields、distribution of electron and hole carriers、and radiative recombination rate are analyzed and compared.
In chapter 4、for the blue InGaN light-emitting diodes、the quaternary AlGaInN polarization-matched electron-blocking layer and barrier layers are utilized to reduce the polarization effect. Furthermore、the optimization of the optical performance is attempted by using proper AlGaInN epitaxial layer.
In chapter 5、the effect of the staggered quantum well upon the blue InGaN light-emitting diodes is numerically studied. Moreover、the optimized staggered quantum well structure is demonstrated、and the physical origins for the improvement in optical performance are figured out.
Finally、a summary to the previous studies is provided in chapter 6.

目錄 …………………………………………………………………… I
中文摘要 …………………………………………………………… V
英文摘要 …………………………………………………………… VII
圖表索引 …………………………………………………………… IX

第一章 藍光發光二極體之極化效應議題 ……………………… 1
1.1前言 ……………………………………………… 1
1.2極化效應簡介 ……………………………………… 2
1.2.1晶體結構 …………………………………… 3
1.2.2應力 ………………………………………… 5
1.2.3極化效應 …………………………………… 7
1.2.4極化效應之影響 ………………………… 12
1.3降低極化效應之元件設計 ………………………… 13
1.4結論 ………………………………………………… 30
參考文獻 ……………………………………………………………… 32

第二章 模擬結構與參數設定 …………………………………… 49
2.1前言 …………………………………………… 49
2.2發光二極體元件結構 …………………………… 50
2.3物質參數設定 …………………………………… 51
2.4自由參數設定 ……………………………………… 55
2.5結論 ……………………………………………… 56
參考文獻 ………………………………………………………… 57

第三章 極化效應對氮化銦鎵藍光發光二極體之影響…………… 63
3.1前言 ……………………………………………… 63
3.2模擬結構之極化電荷介紹 ……………………… 63
3.3模擬結果與分析 ………………………………… 64
3.4結論 ……………………………………………… 75
參考文獻 …………………………………………………………… 77

第四章 使用四元氮化鋁鎵銦為藍光發光二極體之電子阻礙層與井
障之特性探討 …………………………………………… 82
4.1前言 ………………………………………………… 82
4.2元件結構設計 ……………………………………… 83
4.2.1元件結構設計之背景條件 ……………… 84
4.2.2模擬設計之發光二極體結構 …………… 86
4.3模擬結果與分析 …………………………………… 89
4.4結論 ………………………………………………… 96
參考文獻 ……………………………………………………………… 98

第五章 步階函數狀之氮化銦鎵量子井對藍光發光二極體之特性影
響 ………………………………………………………… 102
5.1前言 ……………………………………………… 102
5.2元件結構設計 ………………………………… 103
5.3模擬結果與分析 ………………………………… 104
5.4結論 ……………………………………………… 116
參考文獻 ………………………………………………………… 118

第六章 結論 ………………………………………………… 121

附錄A 論文發表清單 ………………………………………… i
附錄B 模擬程式 ……………………………… iii
B.1 Blue InGaN LED …………………………………… iii

圖表索引
圖1.1 Wurtzite結構圖。 3
圖1.2 Zincblende結構圖。 3
圖1.3 磊晶層與基板之三種晶格調節情況：（a）晶格匹配、（b）壓縮
形變、（c）舒張形變。 6
圖1.4 磊晶層之應力藉由差排釋放之示意圖。 7
圖1.5 Wurtzite晶體結構與自發極化及壓電極化示意圖：（a）
unstrained GaN，（b）AlGaN成長於GaN上，（c）InGaN成
長於GaN上。 9
圖1.6 兩異質材料之介面電荷密度示意圖。 9
圖1.7 5 nm GaN/10 nm Al0.1Ga0.9N量子井之能帶結構圖：（a）
在強極化電場作用下，（b）無極化電場作用時。 13
圖1.8 （a）LED1與（b）LED0在不同反向偏壓下之光電流光譜圖。 15
圖1.9 Cubic-InGaN/GaN與wurtzite-InGaN/GaN量子井結構在不同
量子井寬度下之dEE/dP。 16
圖1.10 a）c-plane GaN（0001）成長在SiC（0001）上與（b）
m-plane GaN（ ）成長在γ-LiAlO2（100）上之示意圖。17
圖1.11 III-nitride之wurtzite晶體結構與c-axis示意圖：（a）
polar方向成長，（b）non-polar方向成長與（c）semi-
polar方向成長。18
圖1.12 Wurtzite GaN晶胞示意圖：（a）（ ）面，（b）（ ）面。 19
圖1.13 Semi-polar LED在wafer上所測量之不同電流下之連續波輸出功率
與外部量子效率關係圖：（a）[ ]方向，（b）[ ]方向。 20
圖1.14 三角形（實線）與傳統方形（虛線）InGaN量子井能帶結構示意
圖。 21
圖1.15 （a）三角形與（b）傳統方形InGaN量子井之I-V特性圖。 22
圖1.16 （a）三角形與（b）傳統方形InGaN量子井之L-I特性圖。 22
圖1.17 （a）傳統量子井，（b）staggered量子井LED之能帶圖。 23
圖1.18 傳統量子井與staggered量子井LED在室溫下之陰極發光頻譜圖。
24
圖1.19 （a）傳統In0.16Ga0.84N（5 nm）/GaN（10 nm）量子井，
（b）In0.16Ga0.84N（2 nm）–Al0.05Ga0.95N（1 nm）–
In0.16Ga0.84N（2 nm）/GaN（10 nm）量子井之能帶與載子波
函數分佈圖。 25
圖1.20 In0.15Ga0.85N（16 Å）–GaN0.97Al0.03（10 Å）–
In0.15Ga0.85N（5 Å）量子井之能帶與載子波函數分佈圖。 25
圖1.21 順向偏壓下，InGaN/GaN與InGaN/AlGaInN LED結構分別計算出
來之能帶圖。 26
圖1.22 InGaN/GaN與InGaN/AlGaInN LED結構之內部量子效率與溢電流比
率圖。 27
圖1.23 具有p-InGaN layer（藍線）與p-GaN layer（紅線）之LED在不
同電流下的電激發光峰值之波長與強度關係圖。 29
圖1.24 LD之導電帶能帶示意圖：（a）傳統結構，（b）具有InGaN
interlayer之結構。 30
圖2.1 原始結構圖。 50
圖2.2 InGaN量子井在不同激發條件下之能帶示意圖：（a）存在極化電場
而無激發能量時，（b）元件受到激發能量，（c）受到更多的激發
能量作用時。 53
圖2.3 藍光InGaN LED實驗與模擬之L-I特性圖。 56
圖3.1 不同量子井個數之藍光InGaN LED在20 mA時，存在總極化、自發
極化與壓電極化時之發光功率圖。 65
圖3.2 具有五個量子井之藍光InGaN LED存在總極化、自發極化與壓電極
化時之L-I特性圖。 66
圖3.3 LED存在總極化、自發極化與壓電極化時之電場圖。 67
圖3.4 LED考慮總極化效應時之能帶圖。 68
圖3.5 LED只考慮自發極化作用時之能帶圖。 69
圖3.6 LED只考慮壓電極化作用時之能帶圖。 69
圖3.7 LED考慮總極化效應時之載子濃度分佈與輻射再結合速率圖。 71
圖3.8 LED考慮自發極化作用時之載子濃度分佈與輻射再結合速率圖。 71
圖3.9 LED考慮壓電極化作用時之載子濃度分佈與輻射再結合速率圖。 72
圖3.10 LED在總極化、自發極化與壓電極化作用下之增益圖。 73
圖3.11 LED在總極化效應時之導電帶能帶與電子電流密度分佈圖。 74
圖3.12 LED考慮自發極化時之導電帶能帶與電子電流密度分佈圖。 74
圖3.13 LED考慮壓電極化時之導電帶能帶與電子電流密度分佈圖。 75
圖4.1 具有不同量子井個數之LED結構的L-I特性圖。 84
圖4.2 初始結構圖。 84
圖4.3 初始結構之井障被四元Al0.25Ga0.45In0.30N取代後之LED能帶
圖。 86
圖4.4 Al0.38Ga0.46In0.16N電子阻礙層搭配不同極化匹配度的
AlGaInN井障之LED結構之L-I特性圖。 87
圖4.5 Structure I之結構示意圖。 88
圖4.6 Structure II之結構示意圖。 88
圖4.7 Original structure、Structure I與Structure II之L-I特
性圖。 90
圖4.8 Original structure在20 mA電流注入下之能帶圖。 91
圖4.9 Structure I在20 mA電流注入下之能帶圖。 92
圖4.10 Structure II在20 mA電流注入下之能帶圖。 92
圖4.11 三個LED結構於20 mA時之電場圖。 93
圖4.12 三個LED結構在50 mA下之導電帶能帶圖。 95
圖4.13 三個LED結構在注入電流為20 mA、40 mA與50 mA時之電子溢流百
分率。 96
圖5.1 初始結構圖。 103
圖5.2 Staggered量子井之結構示意圖。 104
圖5.3 模擬所得original與staggered量子井LED之L-I特性圖。 105
圖5.4 初始結構、In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井
以及In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井在活性
層部份之自發輻射發光頻譜圖。 106
圖5.5 初始結構、In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井
以及In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井LEDs之
I-V特性圖。 107
圖5.6 初始結構在20 mA電流注入下之能帶圖。 108
圖5.7 In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井結構在20
mA電流注入下之能帶圖。 108
圖5.8 初始結構在50 mA電流注入下之能帶圖。 109
圖5.9 In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井結構在50
mA電流注入下之能帶圖。 109
圖5.10 （a）初始結構、（b）In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N
staggered量子井結構與（c）In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N
staggered量子井結構之活性區電場方向示意圖。 111
圖5.11 初始結構與In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井
結構於20 mA時之電場圖。 111
圖5.12 初始結構與In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井
結構於50 mA時之電場圖。 112
圖5.13 初始結構與In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井
結構於20 mA時之導電帶能帶圖。 113
圖5.14 初始結構與In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井
結構於50 mA時之導電帶能帶圖。 113
圖5.15 初始結構與In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N staggered量子井
結構於20 mA時之電洞電流密度圖；插圖為20 mA下之電子電流密度
圖。 114
圖5.16 初始結構與In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N staggered量子井
結構於50 mA時之電洞電流密度圖；插圖為50 mA下之電子電流密度
圖。 115
圖5.17 （a）初始結構與（b）In0.16Ga0.84N/In0.30Ga0.70N
staggered量子井結構於20 mA時之載子濃度分佈與SRH非輻射再
結合速率圖。 116
圖5.18 （a）初始結構與（b）In0.30Ga0.70N/In0.16Ga0.84N
staggered量子井結構於50 mA時之載子濃度分佈與SRH非輻射再結
合速率圖。 116

表1.1 氮化物材料參數列表。 4
表1.2 氮化物材料及藍寶石基板與GaN之晶格不匹配度。 6
表1.3 氮化物材料之自發極化參數與彎曲係數。 10
表2.1 藍光InGaN LED各層材料間之介面極化電荷密度。 53
表2.2 模擬程式中設定之GaN、AlN與InN之物理參數。 54
表3.1 藍光InGaN LED各層材料間之介面極化電荷密度。 64
表3.2 藍光InGaN LED在不同極化效應下各個量子井中之電子與電洞波函
數重疊率（Γe-h）。 70
表4.1 初始結構及具有Al0.25Ga0.45In0.30N井障結構之LED各層材料介
面極化電荷密度之比較。 86
表4.2 Structure I各層材料間之介面極化電荷密度。 88
表4.3 Structure II各層材料間之介面極化電荷密度。 89
表4.4 三個LED結構在20 mA時之發光波長。 90
表5.1 不同In含量之staggered量子井LED在注入電流為20 mA下之發光波
長。 105

第一章
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[26] Y. Kimura、A. Ito、M. Miyachi、H. Takahashi、A. Watanabe、H. Ota、N. Ito、T. Tanabe、M. Sonobe、and K. Chikuma、「Optical gain and optical internal loss of GaN-based laser diodes measured by variable stripe length method with laser processing,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 40、pp. L1103–L1106、2001.
[27] M. Kuramoto、C. Sasaoka、N. Futagawa、M. Nido、and A. A. Yamaguchi、「Reduction of internal loss and threshold current in a laser diode with a ridge by selective re-growth (RiS-LD),」 Phys. Stat. Sol. (a)、vol. 192、pp. 329−334、2002.
[28] S. Uchida、M. Takeya、S. Ikeda、T. Mizuno、T. Fujimoto、O. Matsumoto、S. Goto、T. Tojyo、and M. Ikeda、「Recent progress in high-power blue-violet lasers,」 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.、vol. 9、pp. 1252–1259、2003.
[29] K. Kojima、M. Funato、Y. Kawakami、S. Nagahama、T. Mukai、H. Braun、and U. T. Schwarz、「Gain suppression phenomena observed in InxGa1−xN quantum well laser diodes emitting at 470 nm,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 89、pp. 241127-1–241127-3、2006.
[30] T. Świetlik、P. Perlin、T. Suski、M. Leszczyński、R. Czernecki、I. Grzegory、and S. Porowski、「Optical gain and saturation behavior in homoepitaxially grown InGaN/GaN/AlGaN laser structures,」 Phys. Stat. Sol. (c)、vol. 4、pp. 82−85、2007.

第三章
[1] J. Piprek、R. Farrell、S. DenBaars、and S. Nakamura、「Effects of built-in polarization on InGaN–GaN vertical-cavity surface-emitting lasers,」 IEEE Photon. Technol. Lett.、vol. 18、pp. 7–9、2006.
[2] I. Akasaki and H. Amano、「Crystal growth and conductivity control of group III nitride semiconductors and their application to short wavelength light emitters,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 36、pp. 5393–5408、1997.
[3] T. Takeuchi、S. Sota、H. Sakai、H. Amano、I. Akasaki、Y. Kaneko、S. Nakagawa、Y. Yamaoka、and N. Yamada、「Quantum-confined Stark effect in strained GaInN quantum wells on sapphire (0001),」 J. Cryst. Growth、vol. 189/190、pp. 616–620、1998.
[4] T. Takeuchi、S. Sota、M. Katsuragawa、M. Komori、H. Takeuchi、H. Amano、and I. Akasaki、「Quantum-confined Stark effect due to piezoelectric fields in GaInN strained quantum wells,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 36、pp. L382–L385、1997.
[5] S. F. Chichibu、A. C. Abare、M. S. Minsky、S. Keller、S. B. Fleischer、J. E. Bowers、E. Hu、U. K. Mishra、L. A. Coldren、S. P. DenBaars、and T. Sota、「Effective band gap inhomogeneity and piezoelectric field in InGaN/GaN multiquantum well structures,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 73、pp. 2006–2008、1998.
[6] L.-H. Peng、C.-W. Chuang、and L.-H. Lou、「Piezoelectric effects in the optical properties of strained InGaN quantum wells,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 74、pp. 795–797、1999.
[7] V. Fiorentini、F. Bernardini、and O. Ambacher、「Evidence for nonlinear macroscopic polarization in III-V nitride alloy heterostructure,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 80、pp. 1204−1206、2002.
[8] L.-H. Peng、C.-W. Shih、C.-M. Lai、C.-C. Chuo、and J.-I. Chyi、「Surface band-bending effects on the optical properties of indium gallium nitride multiple quantum wells,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 82、pp. 4268−4270、2003.
[9] G. Franssen、T. Suski、P. Perlin、R. Bohdan、A. Bercha、W. Trzeciakowski、I. Makarowa、P. Prystawko、M. Leszczyński、I. Grzegory、S. Porowski、and S. Kokenyesi、「Fully-screened polarization-induced electric fields in blue/violet InGaN/GaN light-emitting devices grown on bulk GaN,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 87、pp. 041109-1−041109-3、2005.
[10] G. Franssen、T. Suski、P. Perlin、R. Bohdan、A. Bercha、W. Trzeciakowski、I. Makarowa、R. Czernecki、M. Leszczyński、and I. Grzegory、「Screening of polarization induced electric fields in blue/violet InGaN/GaN laser diodes by Si doping in quantum barriers revealed by hydrostatic pressure,」 Phys. Stat. Sol. (c)、vol. 3、pp. 2303–2306、2006.
[11] T. Suski、H. Teisseyre、S. P. Łepkowski、P. Perlin、H. Mariette、T. Kitamura、Y. Ishida、H. Okumura、and S. F. Chichibu、「Light emission versus energy gap in group-III nitrides: Hydrostatic pressure studies,」 Phys. Stat. Sol. (b)、vol. 235、pp. 225–231、2003.
[12] P. Waltereit、O. Brandt、A. Trampert、H. T. Grahn、J. Menniger、M. Ramsteiner、M. Reiche、and K. H. Ploog、「Nitride semiconductors free of electrostatic field for efficient white light-emitting diodes,」 Nature、vol. 406、pp. 865−868、2000.
[13] N. Akopian、G. Bahir、D. Gershoni、M. D. Craven、J. S. Speck、and S. P. DenBaars、「Optical evidence for lack of polarization in ( ) oriented GaN/(AlGa)N quantum structures,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 86、pp. 202104-1−202104-3、2005.
[14] H. Yu、L. K. Lee、T. Jung、and P. C. Ku、「Photoluminescence study of semipolar { } InGaN/GaN multiple quantum wells grown by selective area epitaxy,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 90、pp. 141906-1−141906-3、2007.
[15] M. Ueda、K. Kojima、M. Funato、Y. Kawakami、Y. Narukawa、and T. Mukai、「Epitaxial growth and optical properties of semipolar ( ) GaN and InGaN/GaN quantum wells on GaN bulk substrates,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 89、pp. 211907-1−211907-3、2006.
[16] R. J. Choi、Y. B. Hahn、H. W. Shim、M. S. Han、E. K. Suh、and H. J. Lee、「Efficient blue light-emitting diodes with InGaN/GaN triangular shaped multiple quantum wells,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 82、pp. 2764−2766、2003.
[17] H. W. Shim、E.-K. Suh、C.-H. Hong、Y.-W. Kim、and H. J. Lee、「Effect of well profile on optical and structural properties in InGaN/GaN quantum wells and light emitting diodes,」 Phys. Stat. Sol. (a)、vol. 200、pp. 62−66、2003.
[18] Y.-H. Cho、Y. P. Sun、H. M. Kim、T. W. Kang、E.-K. Suh、H. J. Lee、R. J. Choi、and Y. B. Hahn、「High quantum efficiency of violet-blue to green light emission in InGaN quantum well structures grown by graded-indium-content profiling method,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 90、pp. 011912-1−011912-3、2007.
[19] R. A. Arif、Y.-K. Ee、and N. Tansu、「Polarization engineering via staggered InGaN quantum wells for radiative efficiency enhancement of light emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 91、pp. 091110-1–091110-3、2007.
[20] M.-H. Kim、M. F. Schubert、Q. Dai、J. K. Kim、E. F. Schubert、J. Piprek、and Y. Park、「Origin of efficiency droop in GaN-based light-emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 91、pp. 183507-1–183507-3、2007.
[21] J.-H. Ryou、W. Lee、J. Limb、D. Yoo、J. P. Liu、R. D. Dupuis、Z. H. Wu、A. M. Fischer、and F. A. Ponce、「Control of quantum-confined Stark effect in InGaN/GaN multiple quantum well active region by p-type layer for III-nitride-based visible light emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 92、pp. 101113-1–101113-3、2008.
[22] S. J. Chang、C. S. Chang、Y. K. Su、C. T. Lee、W. S. Chen、C. F. Shen、Y. P. Hsu、S. C. Shei、and H. M. Lo、「Nitride-based flip-chip ITO LEDs,」 IEEE Trans. Adv. Packag.、vol. 28、pp. 273–277、2005.
[23] J. Piprek and S. Li、「GaN-based light emitting diodes,」 in Optoelectronic Devices: Advanced Simulation and Analysis、J. Piprek、Ed.、New York: Springer、2005、pp.293–312.

第四章
[1] M.Koike、N. Shibata、H. Kato、and Y. Takahashi、「Development of high efficiency GaN-based multiquantum-well light-emitting diodes and their applications,」 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.、vol. 8、pp. 271–277、2002.
[2] C. H. Chen、S. J. Chang、Y. K. Su、J. K. Sheu、J. F. Chen、C. H. Kuo、and Y. C. Lin、「Nitride-based cascade near white light-emitting diodes,」 IEEE Photon. Technol. Lett.、vol. 14、pp. 908–910、2002.
[3] C. H. Chan、「Electronic packaging for solid-state lighting,」 IEEE. 2005 6th International Conference on Electronic Packaging Technology、pp. 13–16、2005.
[4] A. B. Sebitosi and P. Pillay、「New technologies for rural lighting in developing countries: White LEDs,」 IEEE Trans. Energy Convers.、vol. 22、pp. 674–679、2007.
[5] Y.-L. Li、Y.-R. Huang、and Y.-H. Lai、「Efficiency droop behaviors of InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diodes with varying quantum well thickness,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 91、pp. 181113-1–181113-3、2007.
[6] M.-H. Kim、M. F. Schubert、Q. Dai、J. K. Kim、E. F. Schubert、J. Piprek、and Y. Park、「Origin of efficiency droop in GaN-based light-emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 91、pp. 183507-1–183507-3、2007.
[7] G. Franssen、T. Suski、P. Perlin、R. Bohdan、A. Bercha、W. Trzeciakowski、I. Makarowa、R. Czernecki、M. Leszczyński、and I. Grzegory、「Screening of polarization induced electric fields in blue/violet InGaN/GaN laser diodes by Si doping in quantum barriers revealed by hydrostatic pressure,」 Phys. Stat. Sol. (c)、vol. 3、pp. 2303–2306、2006.
[8] T. Paskova、「Development and prospects of nitride materials and devices with nonpolar surfaces,」 Phys. Sstat. Sol. (b)、pp. 1–15、2008.
[9] F. G. McIntosh、K. S. Boutros、J. C. Roberts、S. M. Bedair、E. L. Prier、and N. A. El-Masry、「Growth and characterization of AlInGaN quaternary alloys,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 68、pp. 40–42、1996.
[10] M. A. Khan、J. W. Yang、G. Simin、R. Gaska、M. S. Shur、and A. D. Bykhovsky、「Piezoelectric doping in AlInGaN/GaN heterostructures,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 75、pp. 2806–2808、1999.
[11] A. Chitnis、A. Kumar、M. Shatalov、V. Adiravahan、A. Lunev、J. W. Yang、G. Simin、M. A. Khan、R. Gaska、and M. Shur、「High-quality p-n junctions with quaternary AlInGaN/InGaN quantum wells,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 77、pp. 3800–3802、2000.
[12] M. Shatalov、A. Chitnis、V. Adivarahan、A. Lunev、J. Zhang、J. W. Yang、Q. Fareed、G. Simin、A. Zakheim、M. A. Khan、R. Gaska、and M. S. Shur、「Band-edge luminescence in quaternary AlInGaN light-emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 78、pp. 817–819、2001.
[13] W.-C. Lai、S.-J. Chang、M. Yokoyama、J.-K. Sheu、and J. F. Chen、「InGaN–AlInGaN multiquantum-well LEDs,」 IEEE Photon. Technol. Lett.、vol. 13、pp. 559–561、2001.
[14] J. Lee、P. G. Eliseev、M. Osiński、D.-S. Lee、D. I. Florescu、S. Guo、and M. Pophristić、「InGaN-based ultraviolet emitting heterostructures with quaternary AlInGaN barriers,」 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.、vol. 9、pp. 1239–1245、2003.
[15] D. Ahn、S.-H. Park、E.-H. Park、and T.-K. Yoo、「Non-markovian gain and luminescence of an InGaN–AlInGaN quantum-well with many-body effects,」 IEEE J. Quantum Electron.、vol. 41、pp. 1253–1259、2005.
[16] S. J. Chang、C. S. Chang、Y. K. Su、C. T. Lee、W. S. Chen、C. F. Shen、Y. P. Hsu、S. C. Shei、and H. M. Lo、「Nitride-based flip-chip ITO LEDs,」 IEEE Trans. Adv. Packag.、vol. 28、pp. 273–277、2005.
[17] R. Langer、J. Simon、V. Ortiz、N. T. Pelekanos、A. Barski、R. Andre、and M. Godlewski、「Giant electric fields in unstrained GaN single quantum wells,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 74、pp. 3827–3829、1999.
[18] T. Deguchi、K. Sekiguchi、A. Nakamura、T. Sota、R. Matsuo、S. Chichibu、and S. Nakamura、「Quantum-confined Stark effect in an AlGaN/GaN/AlGaN single quantum well structure,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 38、pp. L914–L916、1999.
[19] T. Nishida and N. Kobayashi、「346 nm emission from AlGaN multi-quantum-well light emitting diode,」 Phys. Stat. Sol. (a)、vol. 176、pp. 45–48、1999.
[20] T. Takeuchi、H. Amano、and I. Akasaki、「Theoretical study of orientation dependence of piezoelectric effects in wurtzite strained GaInN/GaN heterostructures and quantum wells,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 39、pp. 431–416、2000.

第五章
[1] J. Park and Y. Kawakami、「Photoluminescence property of InGaN single quantum well with embedded AlGaN δ layer,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 88、pp. 202107-1–202107-3、2006.
[2] J. Park、A. Kaneta、M. Funato、and Y. Kawakami、「Carrier transport and optical properties of InGaN SQW with embedded AlGaN δ-layer,」 IEEE J. Quantum Electron.、vol. 42、pp. 1023–1030、2006.
[3] R. A. Arif、 Y.-K. Ee、and N. Tansu、「Polarization engineering via staggered InGaN quantum wells for radiative efficiency enhancement of light emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 91、pp. 091110-1–091110-3、2007.
[4] R. A. Arif、H. Zhao、and N. Tansu、「Type-II InGaN-GaNAs quantum wells for lasers applications,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 92、pp. 011104-1–011104-3、2008.
[5] S. J. Chang、C. S. Chang、Y. K. Su、C. T. Lee、W. S. Chen、C. F. Shen、Y. P. Hsu、S. C. Shei、and H. M. Lo、「Nitride-based flip-chip ITO LEDs,」 IEEE Trans. Adv. Packag.、vol. 28、pp. 273–277、2005.
[6] S. Nakamura、「GaN-based blue/green semiconductor laser,」 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.、vol. 3、pp. 435–442、1997.
[7] T. C. Wen、S. J. Chang、L. W. Wu、Y. K. Su、W. C. Lai、C. H. Kuo、C. H. Chen、J. K. Sheu、and J. F. Chen、「InGaN/GaN tunnel-injection blue light-emitting diodes,」 IEEE Trans. Electron Dev.、vol. 49、pp. 1093–1095、2002.
[8] S. J. Chang、W. C. Lai、Y. K. Su、J. F. Chen、C. H. Liu、and U. H. Liaw、「InGaN–GaN multiquantum-well blue and green light-emitting diodes,」 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.、vol. 8、pp. 278–283、2002.
[9] J. K. Sheu、C. J. Pan、G. C. Chi、C. H. Kuo、L. W. Wu、C. H. Chen、S. J. Chang、and Y. K. Su、「White-light emission from InGaN–GaN multiquantum-well light-emitting diodes with Si and Zn codoped active well layer,」 IEEE Photon. Technol. Lett.、vol. 14、pp. 450–452、2002.
[10] T. N. Oder、K. H. Kim、J. Y. Lin、and H. X. Jiang、「III-nitride blue and ultraviolet photonic crystal light emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 84、pp. 466–468、2004.
[11] J. Shakya、K. Knabe、K. H. Kim、J. Li、J. Y. Lin、and H. X. Jiang、「Polarization of III-nitride blue and ultraviolet light-emitting diodes,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 86、pp. 091107-1–091107-3、2005.
[12] K. Akita、T. Kyono、Y. Yoshizumi、H. Kitabayashi、and K. Katayama、「Improvements of external quantum efficiency of InGaN-based blue light-emitting diodes at high current density using GaN substrates,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 101、pp. 033104-1–033104-3、2007.
[13] S.-N. Lee、H. S. Paek、H. Kim、T. Jang、and Y. Park、「Monolithic InGaN-based white light-emitting diodes with blue、green、and amber emissions,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 92、pp. 081107-1–081107-3、2008.
[14] T. Nishida and N. Kobayashi、「346 nm emission from AlGaN multi-quantum-well light emitting diode,」 Phys. Stat. Sol. (a)、vol. 176、pp. 45–48、1999.
[15] T. Takeuchi、H. Amano、and I. Akasaki、「Theoretical study of orientation dependence of piezoelectric effects in wurtzite strained GaInN/GaN heterostructures and quantum wells,」 Jpn. J. Appl. Phys.、vol. 39、pp. 413–416、2000.
[16] Y.-C. Cheng、C.-M. Wu、M.-K. Chen、C. C. Yang、Z.-C. Feng、G. A. Li、J. -R. Yang、A. Rosenauer、and K.-J. Ma、「Improvements of InGaN/GaN quantum-well interfaces and radiative efficiency with InN interfacial layers,」 Appl. Phys. Lett.、vol. 84、pp. 5422–5424、2004.
[17] J. Piprek、Semiconductor Optoelectronic Devices: Introduction to Physics and Simulation、San Diego: Academic Press、2003、p. 71.
[18] J. Piprek、Z.-M. Li、R. Farrell、S. P. DenBarrs、and S. Nakamura、「Electronic properties of InGaN/GaN vertical-cavity lasers,」 in Nitride Semiconductor Devices: Principles and Simulation、J. Piprek、Ed.、Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA、2007、pp. 423–445.