AlGaN 기반 심자외선 발광 다이오드용 n-AlGaN 층의 도핑 유형을 국부적으로 변조하여 전류 확산 개선

결과 및 토론

DUV LED의 전류 확산 효과에 대한 NPN-AlGaN 구조의 영향

LED A(즉, NPN-AlGaN 접합이 없는 기준 DUV LED) 및 LED B(즉, NPN-AlGaN 접합이 있는 DUV LED)가 전류 균질화에서 NPN-AlGaN 구조의 영향을 조사하기 위해 먼저 조사되었습니다. p형 정공 공급층. 각 NPN-AlGaN 접합에는 20nm 두께의 p-Al_0.60이 있습니다. Ga_0.40 Mg 도핑 농도가 1 × 10 ¹⁸ 인 N 삽입층 cm ⁻³ . 그림 3a는 전류 밀도가 170A/cm ² 일 때의 에너지 밴드 프로파일을 보여줍니다. NPN-AlGaN 접합에서 전도대에 두 개의 에너지 장벽이 형성되고 에너지 장벽의 형성은 삽입된 p-Al_0.60의 공핍 효과에 잘 기인합니다. Ga_0.40 N층. LED B에서 생성된 장벽은 R의 계면 저항을 유도합니다. _npn NPN-AlGaN 접합 영역에서 I 감소에 도움 ₁ /나 ₂ 식에서 언급했듯이 3, 현재 경로를 따라 더 많은 구멍이 흐르도록 합니다. I ₂ . 그런 다음 전류 밀도가 170A/cm ² 일 때 LED A 및 B에 대한 마지막 양자 우물(LQW)의 수평 정공 농도를 계산하고 표시합니다. , 도 3b에 제시된 바와 같이. 우리는 LED B가 LED A와 비교할 때 더 나은 측방향 전류 퍼짐을 얻음을 분명히 볼 수 있습니다. 따라서 우리는 n형 전자 공급층의 NPN-AlGaN이 p형 정공 공급층의 전류 퍼짐 효과를 촉진한다는 것을 증명합니다. DUV LED.

아 전도대, 전자와 정공에 대한 준 페르미 준위, 가전자대를 E로 정의하는 LED B의 에너지 대역 프로파일 _ㄷ , E _페 , E _ㅁ , 및 E _v , 각각. ㄴ 전류 밀도가 170A/cm일 때 LED A 및 B에 대한 LQW의 수평 구멍 농도 ²

측면 정공 농도를 표시하는 것 외에도 그림 4a에서 LED A 및 B에 대한 MQW의 정공 농도 수준을 보여줍니다. 개선된 전류 확산 효과로 인해 LED A에 비해 MQW의 정공 농도가 LED B에 대해 향상되었음을 알 수 있습니다. MQW의 강화된 정공 농도 수준은 LED B에 대한 복사 재결합에 더 유리합니다(참조 그림 4b).

아 구멍 농도 수준 및 b 각각 LED A 및 B에 대한 MQW의 복사 재결합 프로파일. 전류 밀도가 170A/cm ² 일 때 메사의 오른쪽 가장자리에서 120 μm 떨어진 위치에서 데이터를 수집합니다.

NPN-AlGaN 접합의 영향은 그림 5와 같이 LED A와 B에 대해 계산된 광학 및 전기적 성능으로도 정당화됩니다. 그림 5a는 두 LED에 대해 주입된 전류의 함수로서 EQE 및 광학 전력 밀도를 나타냅니다. A와 B. NPN-AlGaN 접합으로 인해 향상된 전류 확산 효과와 정공 주입 효율 덕분에 LED B가 LED A보다 EQE와 광출력 밀도가 더 높다는 것을 알 수 있습니다. 예를 들어, LED B의 광학 전력 밀도 향상은 전류 밀도가 170A/cm ² 일 때 ~ 1.67%입니다. 도 5a에 따르면. 그림 5b의 조사는 NPN-AlGaN 접합이 있는 LED B의 순방향 전압이 LED A의 순방향 전압과 비교할 때 약간 증가함을 보여줍니다. 우리는 이 현상을 NPN-AlGaN으로 인한 공핍 영역의 에너지 장벽으로 돌립니다. 접합부. 다행히도 LED B의 더 높은 순방향 전압은 WPE(벽 플러그 효율)에 해로운 영향을 미치지 않으며 주입 전류 밀도가 ~ 56A/cm2 도 5c에 도시된 바와 같이. NPN-AlGaN 접합이 최적화되면 향상된 EQE와 WPE가 모두 실현될 수 있다고 믿으며, 이에 대해 다음과 같이 충분히 조사할 예정입니다.

아 주입 전류 측면에서 EQE 및 광 출력 밀도, b 전류-전압 특성 및 c LED A 및 B의 주입 전류에 따른 WPE

전류 확산 효과에 대한 p-AlGaN 층의 AlN 조성 효과

이 섹션에서는 NPN-AlGaN 접합에 대한 AlN 조성이 DUV LED의 광학 및 전기적 특성에 미치는 영향을 연구합니다. 이 메커니즘을 명확하게 설명하기 위해 5개의 DUV LED, 즉 LED Ci를 사용합니다. (나 =1, 2, 3, 4 및 5) NPN-Al_{x가 다른 경우} Ga_1−x N 접합, p-Al_{x에 대한 AlN 조성} Ga_1−x N개의 삽입층은 각각 0.60, 0.63, 0.66, 0.69, 0.72이다. p-Alx의 도핑 농도 및 두께 Ga_1−x N 레이어는 1.8 × 10 ¹⁸ 입니다. cm ⁻³ 및 각각 20 nm. 두 개의 NPN-AlGaN 접합, 즉 NPNPN-AlGaN 접합이 연구된 모든 장치에 사용됩니다. 그런 다음 각 NPN-Al_{x에 대한 전도대 장벽 높이를 계산합니다.} Ga_1−x LED Ci용 N 접합 (나 =1, 2, 3, 4, 5)는 Table 1과 같다. p-Al_x Ga_1−x N 삽입층이 증가합니다. 높은 전도 장벽 높이는 R의 값을 만들 수 있습니다. _npn 증가 및 감소된 비율 I ₁ /나 ₂ Eq.에서 언급한 것처럼 동시에 트리거됩니다. 3. 그 점을 증명하기 위해, 전류 밀도가 170A/cm2 일 때 연구된 모든 장치에 대한 마지막 양자 우물의 측면 구멍 분포 계산되어 그림 6a에 표시됩니다. LED C1의 경우 구멍 분포는 NPN-Al_0.60 이후에 변조될 수 있습니다. Ga_0.40 N 구조가 채택되었으며 p-AlGaN 삽입층의 AlN 성분이 우리 구조에 대해 최대 0.63까지 증가하면 전류 퍼짐 효과가 더 향상되는 것이 분명합니다.

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아 LQW의 수평 구멍 농도, b 구멍 농도 수준 및 c LED A 및 Di용 MQW의 복사 재결합 프로파일 (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm인 경우 ² . 우리는 의도적으로 b에 대한 곡선을 이동합니다. 및 c 쉽게 식별할 수 있도록 2 nm씩

LED A 및 Ci용 MQW에서 시뮬레이션된 홀 농도 수준 및 복사 재결합 프로파일을 시연합니다. (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm2일 때 그림 6b 및 c , 각각. 구멍 농도 수준과 복사 재결합 프로파일은 메사의 오른쪽 가장자리에서 120 μm 떨어진 위치에서 수집됩니다. 더 쉽게 식별할 수 있도록 조사된 DUV LED에 대해 그림 6b 및 c의 정공 농도 수준과 복사 재결합 프로파일을 각각 2 nm만큼 공간적으로 이동합니다. MQW의 가장 낮은 정공 농도는 LED A에서 명확하게 관찰되므로 가장 낮은 복사 재결합도 그림 6c에 나와 있습니다. MQW의 정공 농도와 복사 재결합은 NPN-AlGaN 접합의 채택으로 인해 증가하며, p-AlGaN 삽입층의 AlN 조성이 증가함에 따라 훨씬 더 증가할 수 있습니다.

주입 전류 밀도의 함수로서의 광출력 밀도와 EQE는 그림 7a의 연구된 LED에 대해 추가로 계산되고 표시됩니다. 그림과 같이 NPN-AlGaN 접합이 채택되면 EQE와 광출력 밀도가 증가합니다. 또한, p-AlGaN 삽입층의 AlN 조성이 증가함에 따라 EQE 및 광출력 밀도가 더욱 향상될 수 있다. 우리는 이것을 그림 6a와 같이 MQW에서 보다 균일한 측면 구멍 분포에 기여합니다. LED A 및 Ci의 전류-전압 특성 (나 =1, 2, 3, 4, 5)는 그림 7b에 나와 있습니다. LED C1의 순방향 전압은 LED A와 비교할 때 약간 증가하고 LED C5는 가장 큰 순방향 전압을 나타냅니다. 삽입된 그림은 전류 밀도가 170A/cm ² 일 때 연구된 모든 LED의 순방향 전압을 보여줍니다. . LED A와 비교할 때 LED C2, C3 및 C4의 순방향 전압이 감소한다는 점은 주목할 만합니다. NPN-AlGaN 접합은 DUV LED의 수직 저항을 증가시키지만 수평 방향을 따라 더 균일한 캐리어 농도는 수평 전도도를 향상시키고, 따라서 순방향 전압이 감소합니다. 이는 전류 확산 층이 적절하게 설계되는 한 향상된 전류 확산 효과가 DUV LED의 순방향 작동 전압을 줄이는 데 도움이 될 수 있음을 나타냅니다[30]. 그러나 우리의 설계는 장벽을 유도하여 전류 경로를 변조하므로 너무 높은 장벽 높이(예:LED C5)는 전기 전도도를 희생시킬 수 있습니다[21].

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아 주입 전류 및 b 측면에서 EQE 및 광 출력 밀도 LED A 및 Ci의 전류-전압 특성 (나 =1, 2, 3, 4, 5). 삽입:LED A 및 Ci의 순방향 전압 (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm인 경우 ²

연구된 모든 장치에 대한 주입 전류 밀도의 함수로서의 WPE가 그림 8에 나와 있습니다. LED A와 비교할 때 LED C1의 WPE는 NPN-AlGaN 접합이 채택되면 증가합니다. LED Ci용 WPE (나 =2, 3, 4, 5)는 NPN-AlGaN 접합에 대해 p-AlGaN 층의 AlN 조성이 증가할 때 더욱 향상될 수 있다. 그러나 LED C2는 LED Ci 중 상대적으로 낮은 광출력 밀도에도 불구하고 가장 낮은 순방향 동작 전압으로 인해 가장 높은 WPE를 나타냅니다. (나 =2, 3, 4, 5). 또한 주입 전류 밀도 170A/cm ² 에서 WPE 및 EQE를 보여줍니다. 삽입 그림에서 조사된 모든 장치에 대해. 높은 주입 전류 밀도에서 전류 크라우딩 효과가 심각하다는 것은 잘 알려져 있다. LED C5용 NPN-AlGaN 접합은 전류 균질화에 가장 적합합니다. 그러나 순방향 작동 전압이 크게 증가하면 WPE가 만족스럽지 않습니다. 따라서 EQE 및 WPE 모두에 대한 향상을 얻기 전에 NPN-AlGaN 접합에 대한 p-AlGaN 삽입층의 AlN 구성 요소 값을 완전히 최적화해야 합니다.

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WPE와 LED A 및 Ci에 대한 주입 전류 간의 관계 (나 =1, 2, 3, 4, 5). 삽입:전류 밀도가 170A/cm ² 일 때 다양한 AlN 성분을 포함하는 p-AlGaN 층으로 구조화된 조사된 LED에 대한 EQE 및 WPE

p-AlGaN 층에 대한 Mg 도핑 농도가 전류 확산 효과에 미치는 영향

NPN-AlGaN 접합에 대한 공핍 영역의 너비는 p-AlGaN 삽입층에 대한 Mg 도핑 농도를 변경하여 관리할 수 있으며 전도대 장벽 높이도 그에 따라 변경됩니다. 따라서 R의 값은 _npn NPN-AlGaN 접합의 공핍 영역이 넓어지면 I 값이 증가할 수 있습니다. ₁ /나 ₂ 즉, DUV LED에 대한 전류 확산 효과가 개선될 수 있습니다. 요점을 더 잘 설명하기 위해 NPN-AlGaN 접합의 p-AlGaN 삽입층에 대해 다른 Mg 도핑 농도를 가진 5개의 DUV LED를 설계하고 조사했습니다. p-AlGaN 층에 대한 Mg 도핑 농도를 3 × 10 ¹⁷ 로 설정했습니다. , 7.5 × 10 ¹⁷ , 1.7 × 10 ¹⁸ , 2 × 10 ¹⁸ 및 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ LED Di용 (나 =각각 1, 2, 3, 4, 5). p-AlGaN 삽입층의 두께와 AlN 조성은 각각 20 nm와 0.61이다. 우리는 두 개의 NPN-AlGaN 접합을 채택합니다. 표 2에서 보는 바와 같이 p-AlGaN층에 대한 Mg 도핑 농도가 증가할수록 전도대 장벽 높이는 증가한다. 그런 다음 전류 밀도가 170A/cm2일 때 마지막 양자 우물의 측면 정공 농도를 계산하여 표시합니다. ² 그림 9a에서 볼 수 있으며, LED A의 측면 홀 분포와 비교할 때 DUV LED에 NPN-AlGaN 접합이 도입될 때 측면 홀 분포가 더 균일해짐이 분명합니다. 또한 NPN-AlGaN 접합의 p-AlGaN 층에 대한 Mg 도핑 농도가 증가하면 훨씬 더 균일한 정공 분포를 얻을 수 있습니다.

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아 LQW의 수평 구멍 농도, b 구멍 농도 수준 및 c LED A 및 Di용 MQW의 복사 재결합 프로파일 (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm인 경우 ² . 우리는 의도적으로 b에 대한 곡선을 이동합니다. 및 c 쉽게 식별할 수 있도록 2 nm씩

그런 다음 전류 밀도가 170A/cm2일 때 MQW에서 계산된 정공 농도 수준과 복사 재결합 프로파일이 그림 9b 및 c에서 연구된 모든 LED에 대해 입증되었습니다. , 각각 데이터가 수집되는 위치는 오른쪽 메사 가장자리에서 120 μm 떨어져 있습니다. 예상대로 LED Di (나 =1, 2, 3, 4 및 5) LED A와 비교할 때 MQW에서 더 높은 정공 농도 수준 및 복사 재결합 프로파일을 갖는 반면 p-AlGaN 층에서 Mg 도핑 농도 증가에 따라 정공 농도 및 복사 재결합 증가 NPN-AlGaN 접합이 있는 LED의 경우. 우리는 LED용 MQW Di의 증가하는 정공 농도에 기여합니다. (나 =1, 2, 3, 4, 5) 강화된 전류 확산 효과.

감소된 전류 크라우딩 효과와 MQW의 증가하는 홀 농도로 인해 LED Di (나 =1, 2, 3, 4, 5)는 따라서 향상된 EQE와 광출력 밀도를 보여줍니다(그림 10a 참조). LED A 및 Di의 전류-전압 특성 (나 =1, 2, 3, 4, 5)는 그림 10b에 나와 있습니다. 분명히 LED Di의 순방향 작동 전압은 (나 =1, 2, 3, 4, 5) p-AlGaN 삽입층에 대한 Mg 도핑 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 그 중 LED D5가 가장 큰 턴온 전압을 나타내는데, 이는 p-AlGaN 층의 Mg 도핑 농도가 매우 높아 기생 다이오드에 기인한다. 그림 10b의 삽입 그림에 따르면 LED D5는 주입 전류 밀도가 170A/cm2일 때 연구된 모든 LED 중에서 가장 큰 순방향 작동 전압을 나타냄을 알 수 있습니다. .

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아 주입 전류 및 b 측면에서 EQE 및 광 출력 밀도 LED A 및 Di의 전류-전압 특성 (나 =1, 2, 3, 4, 5). 삽입:LED A 및 Di의 순방향 전압 (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm인 경우 ²

보다 포괄적인 분석을 위해 그림 11과 같이 연구된 모든 LED에 대한 주입 전류 밀도의 함수로 WPE를 계산합니다. LED용 WPE Di (나 =1, 2, 3 및 4)는 LED A의 경우보다 높습니다. LED D5의 WPE는 주입 전류 밀도가 43A/cm2보다 클 때만 LED A의 WPE를 초과합니다. ² . 43A/cm ² 보다 작은 전류 밀도에서 LED D5의 더 낮은 WPE 이는 앞서 언급한 NPN-AlGaN 접합에서 추가적인 순방향 전압 소비 때문입니다. 삽입 그림에서 EQE는 p-AlGaN 층에 대한 Mg 도핑 농도가 증가함에 따라 상승하는 경향을 나타냄을 알 수 있습니다. 그러나 WPE는 p-AlGaN 층에 대한 Mg 도핑 농도가 더 증가함에 따라 감소합니다. 따라서 전류 퍼짐 효과와 순방향 전압이 p-AlGaN 삽입층의 Mg 도핑 수준에 매우 민감하다는 결론을 내렸습니다.

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LED A 및 Di에 대한 WPE와 주입 전류 간의 관계 (나 =1, 2, 3, 4, 5). 삽입도:전류 밀도가 170A/cm2일 때 다양한 도핑 농도를 갖는 p-AlGaN 층으로 구조화된 조사된 LED에 대한 EQE 및 WPE ²

p-AlGaN 층의 두께가 전류 확산 효과에 미치는 영향

이 섹션에서는 NPN-AlGaN 접합에서 p-AlGaN 삽입층의 두께가 LED 성능에 미치는 영향을 조사합니다. 우선, 2개의 NPN-AlGaN 접합(즉, NPNPN-AlGaN 접합)이 연구된 모든 DUV LED에 적용되며, 이 중 NPN-AlGaN 접합의 p-AlGaN 층에 대한 AlN 조성 및 도핑 농도는 0.61 및 1.5입니다. × 10 ¹⁸ cm ⁻³ , 각각. 그런 다음 LED Ti의 p-AlGaN 층에 대해 18, 20, 24, 28 및 32 nm의 서로 다른 두께를 설정했습니다. (나 =각각 1, 2, 3, 4, 5). 각 NPN-AlGaN 접합에 대해 계산된 전도대 장벽 높이가 표 3에 나와 있습니다. NPN-AlGaN 접합에서 p-AlGaN 층이 두꺼워질수록 전도대 장벽 높이가 증가하여 <나>나 ₁ /나 ₂ 이에 따라 전류 확산이 개선되었습니다.

LED A 및 Ti에 대한 LQW의 수평 구멍 농도를 계산하고 표시합니다. (나 =1, 2, 3, 4, 5) 전류 밀도가 170A/cm인 경우 ² 도 12a에서. 분명히, 정공 분포는 DUV LED 구조에 NPN-AlGaN 접합이 도입될 때 더 균질해지고, NPN-AlGaN 접합에서 p-AlGaN 층의 두께가 더 두꺼워지면 더 균일해집니다. The reduced current crowding effect is ascribed to the higher conduction band barrier height in the depletion region caused by the thickened p-AlGaN layer in the NPN-AlGaN junction. Figure 12b and c exhibit the hole concentration levels and radiative recombination profiles, respectively, for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5) at the injection current density of 170 A/cm ² . The hole concentration levels and radiative recombination profiles are collected at the location of 120 μm away from the right-hand edge of the mesa. We can see that, when compared to that of LED A in the MQWs, LEDs Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5) show the higher hole concentration levels and thus higher radiative recombination profiles. Once the thickness of the p-AlGaN layer is increased, further enhanced hole concentration and radiative recombination in the MQWs can be obtained.

아 Horizontal hole concentration in the LQW, b hole concentration levels, and c radiative recombination profiles in the MQWs for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ² . We purposely shift the curves for b 및 c by 2 nm for easier identification

The observed optical power density and EQE for all studied LEDs in Fig. 13a agree well with the results shown in Fig. 12c, such that the increasing thickness for the p-AlGaN layer in the NPN-AlGaN junction can improve the optical power density and EQE. Moreover, we calculate and show the current-voltage characteristics for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5) in Fig. 13b. It shows that the forward operating voltages for LEDs Ti (나 =1, 2, 3, and 4) exhibit a significant reduction when compared to that for LED A at the injection current density larger than 102 A/cm ² , which is due to the significantly improved current spreading effect after adopting the NPN-Al_0.61 Ga_0.39 N junction as mentioned previously. However, a too thick p-AlGaN layer can cause an increase in the turn-on voltage owing to the parasitic N-AlGaN/P-AlGaN diode, e.g., LED T5 has the highest forward operating voltage among all the investigated LEDs when the current density is 170 A/cm ² , which is also shown in the inset figure of Fig. 13b.

아 EQE and optical power density in terms of the injection current and b current-voltage characteristics for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5). Inset:the forward voltages for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ²

To this end, it is particularly important to further discuss the impact of higher forward operating voltage on DUV LED performance. Therefore, we calculate the WPE for all investigate devices and show the results in Fig. 14. We can see that the WPE for all LEDs with NPN-AlGaN junction exhibits distinct enhancement when compared to that for LED A. The presented WPEs in the inset figure also indicate that the NPN-AlGaN-structured DUV LED can save more electrical power than LED A. It is worth mentioning that the thickness for the p-AlGaN layer cannot be improved blindly, such that only when the thickness is properly set, then fully maximized WPE can be obtained.

Relationship between WPE and the injection current for LEDs A and Ti (나 =1, 2, 3, 4, and 5). Inset:the EQE and WPE for the investigated LEDs structured with a p-AlGaN layer with various thicknesses when the current density is 170 A/cm ²

Effect of the NPN-AlGaN Junction Number on the Current Spreading Effect

Finally, we investigate the influence of the NPN-AlGaN junction number on the current spreading effect. The p-Al_0.61 Ga_0.39 N layer is adopted in the NPN-AlGaN junction for the proposed DUV LEDs in this section, for which the Mg doping concentration and thickness are 1.5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and 20 nm, respectively. LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) have 1, 2, 3, 4, and 5 NPN-AlGaN junctions, respectively. As presented in Table 4, the conduction barrier heights of all NPN-AlGaN junctions are almost the same for LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5). However, the total conduction barrier height for NPN-Al_0.61 Ga_0.39 N junctions in each investigated DUV LED surely increases when more NPN-Al_0.61 Ga_0.39 N junctions are utilized. Thus, the value of N × R _npn can be enhanced, which helps to better spread the current horizontally, i.e., the increased value of I ₂ in Eq. 3 is favored. The enhanced current spreading effect can be observed in Fig. 15a. The hole concentration in the LQW can become more uniform if the NPN-AlGaN junction number becomes more.

아 Horizontal hole concentration in the LQW, b hole concentration, and c radiative recombination profiles in the MQWs for LEDs A and Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ² . We purposely shift the curves for b 및 c by 2 nm for easier identification

Then, the hole concentration levels and radiative recombination profiles in the MQWs for LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ² are exhibited in Fig. 15b and c, respectively. We collect the hole concentration levels and radiative recombination profiles at the location of 120 μm away from the right-hand mesa edge. The hole concentration and radiative recombination are improved by using the NPN-Al_0.61 Ga_0.39 N junction, and further improvement can be obtained when more NPN-AlGaN junctions are included. Ascribed to the enhanced hole concentration in the MQWs, the optical power density and EQE for the DUV LEDs with NPN-AlGaN junction also shows a significant improvement. The current-voltage characteristics for all studied devices are shown in Fig. 16b, which illustrates that the forward operating voltages for LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) are lower than that for LED A, and this indicates that the current spreading effect can help to reduce the forward voltage once the Mg doping concentration, thickness, and AlN composition for the p-AlGaN layer are appropriately applied to the NPN-AlGaN junction. The turn-on voltage for all LEDs with NPN-AlGaN junction is almost the same as that for LED A, which illustrates the negligible impact of the reversely biased N-AlGaN/P-AlGaN parasitic junction if the Mg doping concentration in the p-AlGaN layer is properly set, i.e., the p-AlGaN layer has to be completely depleted before the device is biased.

아 EQE and optical power density in terms of the injection current and b current-voltage characteristics for LEDs A and Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5). Inset:the forward voltages for LEDs A and Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ²

Last but not the least, the WPEs have also been demonstrated for LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) in Fig. 17. The WPEs of all DUV LEDs with NPN-Al_0.61 Ga_0.39 N junction have been promoted owing to the reduced forward operating voltage. In the inset figure, we show the EQE and WPE for LEDs A and Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) when the current density is 170 A/cm ² . Although the EQE and WPE for LEDs Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5) increase with the increasing of the NPN-AlGaN junction number, clearly, we can see that the magnitude of the increase is gradually decreasing, which indicates that the NPN-AlGaN junction number also shall be set to a proper number, and we firmly believe that the device will consume more electrical power if too many NPN-AlGaN junctions are adopted in DUV LEDs.

Relationship between WPE and the injection current for LEDs A and Ni (나 =1, 2, 3, 4, and 5). Inset:the EQE and WPE for the investigated LEDs structured with various NPN-AlGaN number when the current density is 170 A/cm ²