GaN基LED新型結(jié)構(gòu)的外延生長和高效LED芯片的研制.pdf

1、GaN基LED在大功率高效率的新能源發(fā)光二極管中由于其波長涉及藍(lán)光、綠光及藍(lán)綠光范圍而備受矚目。針對目前LED外量子效率不高的現(xiàn)狀，本論文提出從外延工藝和芯片制程兩個(gè)方面采用新型GaN基LED結(jié)構(gòu)，來改善這一缺陷，并得到較好的結(jié)果。本論文首先采用MOCVD法生長新型Pits結(jié)構(gòu)GaN基外延，得到亮度的大幅度提升;隨后采用專業(yè)光學(xué)模擬軟件Crosslight APSYS對ODR芯片與普通LED芯片進(jìn)行光學(xué)模擬，研究了ODR芯片出光效率和發(fā)

2、光強(qiáng)度等各方面的優(yōu)勢，后在流片實(shí)驗(yàn)中生產(chǎn)大功率ODR LED與普通LED，并從光學(xué)、色度學(xué)、可靠性等方面證實(shí)了ODR LED的優(yōu)勢。具體包含以下三個(gè)部分:
　　 1、本實(shí)驗(yàn)主要采用在LED的P型GaN部分進(jìn)行微米級的表面粗化生長來提升亮度，測試結(jié)果顯示:與普通樣品相比，Pits結(jié)構(gòu)樣品，PL強(qiáng)度相對提升90％，EL相對提高近39％;小尺寸樣品上，比Flat結(jié)構(gòu)樣品相比，Pits結(jié)構(gòu)樣品亮度相對提升了18.9％，而其正向電壓下降了

3、約2.5％，平均僅為3.17V;樣品反向特性也較優(yōu)。20mA小電流工作情況下，與普通樣品相比，Pits結(jié)構(gòu)樣品電光轉(zhuǎn)換效率相對提高了22.4％，電壓下降了0.042V，說明Pits結(jié)構(gòu)樣品電流擴(kuò)散更為均勻，整體質(zhì)量較好，相對位錯(cuò)也較少。兩種結(jié)構(gòu)樣品在96h老化前后光電參數(shù)變化比較微小，老化結(jié)果均為通過。
　　 2、采用Crosslight APSYS軟件模擬大功率多量子阱GaN基ODR LED三維芯片的光電性能。模擬結(jié)果顯示:兩

4、種LED的I-V特性和內(nèi)量子效率基本重合，這是因?yàn)镺DR LED主要是改善LED的光萃取效率;ODR LED與普通LED所發(fā)出的光譜曲線基本一致，但ODR LED的光譜強(qiáng)度明顯高于普通LED，這是由于ODRLED對量子阱產(chǎn)生的藍(lán)光增加了反射，使其強(qiáng)度增加;在350mA電流時(shí)，ODR LED的光強(qiáng)為106.49mcd，比普通LED相對提高了18.93％，但立體發(fā)熱圖顯示，ODRLED的熱量要稍高于普通LED結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果對接下來流片實(shí)

5、驗(yàn)有一定的指導(dǎo)和建議。
　　 3、在前期的光學(xué)模擬研究后，通過簡單工藝實(shí)現(xiàn)大功率GaN基多量子阱ODRLED的研制和生產(chǎn)，并對試制LED樣品進(jìn)行了光學(xué)、電學(xué)和色參數(shù)三個(gè)方面性能測試。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ODR芯片比普通芯片的光強(qiáng)提高了244 mcd，極大提高了發(fā)光強(qiáng)度;ODR LED光通量、光效、色純度比普通LED分別提高了6.04％、5.74％、78.64％.ODR LED具有絕對優(yōu)勢是其色溫要比普通LED的色溫低1804K，明顯改