Modeling of In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/InₓGa₁₋ₓN/AlyGa₁₋yN light emitting diode structure on ScAlMgO₄ (0001) substrate for high intensity red emission

• Published in: Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
• Date: 2020
• Main Authors: Hussain, S., Rahman, Md.M., Prodhan, Md.T.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2020
• Subjects: Optoelectronics and optoelectronic devices
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/215909
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Modeling of In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/InₓGa₁₋ₓN/AlyGa₁₋yN light emitting diode structure on ScAlMgO₄ (0001) substrate for high intensity red emission / S. Hussain, Md.M. Rahman, Md.T. Prodhan // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2020. — Т. 23, № 4. — С. 408-414. — Бібліогр.: 35 назв. — англ.

An In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/InₓGa₁₋ₓN/AlyGa₁₋yN light–emitting diode (LED) structure on ScAlMgO₄ (0001) substrate is modeled for high-intensity red emission. The high indium composition (In > 15%) in the c-plane polar quantum well (QW) for longer-wavelength emission degrades the structural and optical properties of LEDs due to induced strain energy and the quantum confinement Stark effect. To compensate these effects, it has been demonstrated by simulation that an AlyGa₁₋yN cap layer of 2 nm thick and Al composition of 17% deposited onto a QW of 3 nm thick and In composition of 35% will allow for less defect density and higher intensity red emission at 663 nm than that of In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/IInₓGa₁₋ₓN LEDs grown on ScAlMgO₄ (0001) substrate. This LED structure has a perfect in-plane equilibrium lattice parameter (aₑq = 3.249 Å) and a higher logarithmic oscillator strength (Γ = –0.93). Створена модель структури світлодіода In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/InₓGa₁₋ₓN/AlyGa₁₋yN на підкладці ScAlMgO₄ (0001) для випромінювання червоного кольору високої інтенсивності. Великий вміст індію (In > 15%) у полярній квантовій ямі c-площини (КЯ) для випромінювання з більшою довжиною хвиль погіршує структурні та оптичні властивості світлодіодів через індуковану енергію деформації та квантовий ефект Штарка. Щоб компенсувати ці ефекти, на КЯ шар товщиною 3 нм із вмістом In 35% нанесено шар AlyGa₁₋yN товщиною 2 нм із вмістом Al 17%, що дозволило зменшити щільність дефектів і підвищити інтенсивність червоного випромінювання при 663 нм, ніж у світлодіодів In₀.₁₇Ga₀.₈₃N/InₓGa₁₋ₓN, вирощених на підкладці ScAlMgO₄ (0001). Це було продемонстровано шляхом моделювання. Ця структура світлодіода має досконалу рівноважну сталу решітку (aₑq = 3,249 Å) і вищі значення логарифмічної сили осцилятора (Γ = –0,93).