Derzeit stößt die Leistungssteigerung traditioneller GaN-LEDs auf viele Engpässe, wie z. B. Effizienzabfall und schlechte p-Typ-GaN-Kontaktfähigkeit. Diese Arbeit schlägt eine invertierte LED-Struktur auf GaN-Basis mit Galliumpolarität und Tunnelkontakt (Tunnel Junction, TJ) vor, bei der die p-Schicht unten und die n-Schicht oben liegt (TJ-Inversion LED). Im Vergleich zu herkömmlichen GaN-LEDs mit Galliumpolarität erhöht die TJ-Inversion LED die Lichtausgangsleistung um 64%, die maximale innere Quanteneffizienz beträgt 67,8%, und der Droop-Effekt bei 400 A/cm² sinkt nur um 5,6%. Simulationen zeigen, dass die TJ-Inversion LED durch Änderung der Stromrichtung das angelegte elektrische Feld entgegengesetzt zum Polarisationsfeld macht, das Feld der Quantenmulde verringert, die Überlappung der Elektronen- und Lochwellenfunktionen sowie die Strahlungsrekombinationsrate erhöht und so den Effizienzabfall durch ein starkes Polarisationsfeld wirksam mildert. Diese Arbeit bietet einen neuen Ansatz für das Design leistungsstarker GaN-basierter LEDs.

GaN;Galliumpolarität;invertierte LED;Tunnelkontakt