不同支撐載體對GaN基LED薄膜應力及發(fā)光性能的影響.pdf

1、GaN基LED在照明領域獲得了廣泛應用，已經與人們的生活息息相關，但現有生產工藝的改進、新技術的開發(fā)、相關物理機理的研究仍然是整個領域的熱點。目前，商品化的GaN基LED按外延襯底劃分共有碳化硅(SiC)、藍寶石(Al2O3)及硅（Si）襯底三條技術路線。盡管硅襯底GaN基LED在中國率先實現了產業(yè)化，并成為半導體照明的主要三條技術路線之一，然而它還有大量的科學技術問題沒有解決，值得多學科交叉融合進行深入研究。GaN基LED外延生長、芯

2、片制造、器件封裝、和使用過程中各種應力對器件光電性能影響的研究是當前研究熱點，文獻中對此現象的研究主要集中在GaN沒有從外延襯底剝離的同側結構器件，對垂直結構GaN基LED器件尤其是硅襯底GaN基LED器件中各種應力的研究還處于初始階段?；诠枰r底GaN基LED平臺，本文設計和制備多種具有不同應力狀態(tài)的垂直結構GaN基 LED以及不同應力狀態(tài)的LED薄膜，研究其應力與LED光電性能之間的關系，以及通過高分辨率X射線衍射儀(HRXRD)測

3、試分析了不同應力狀態(tài)下LED薄膜內在應力的情況以及量子阱的情況。獲得了一下研究成果：
　　1）將硅(Si)襯底上外延生長的氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)薄膜轉移至含有柔性粘結層的基板上，獲得了不受襯底和支撐基板束縛的LED薄膜。利用高分辨率X射線衍射儀(HRXRD)研究了薄膜轉移前后的應力變化，同時對其光致發(fā)光(PL)光譜的特性進行了研究。結果表明：硅襯底GaN基LED薄膜轉移至柔性基板后，GaN受到的應力會由轉移前巨大的

4、張應力變?yōu)檗D移后微小的壓應力，InGaN/GaN量子阱受到的壓應力則增大；盡管LED薄膜室溫無損轉移至柔性基板其InGaN阱層的In組分不會改變，然而按照HRXRD倒易空間圖譜通用計算方法會得出平均銦組發(fā)生了變化；GaN基LED薄膜從外延片轉移至柔性基板時其PL譜會發(fā)生明顯紅移。
　　2）將硅(Si)襯底上外延生長的氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管（LED）薄膜剝離轉移到新的硅基板和紫銅基板上，并獲得了垂直結構的LED芯片，對其變溫變

5、電流電致發(fā)光（EL）特性進行了研究。結果表明：當環(huán)境溫度不變時，在13K低溫狀態(tài)下銅基板芯片的EL波長始終大于硅基板芯片約6nm，在300K狀態(tài)下隨著驅動電流的加大銅基板芯片的EL波長會由大于硅基板芯片3nm左右而逐漸變?yōu)榕c硅基板芯片重合；當驅動電流不變時，環(huán)境溫度由13K升高到320K，兩種基板芯片的EL峰值波長隨溫度升高呈現S型變化并且波譜逐漸趨于重合；在100K以下溫度時銅基板芯片的Droop效應比硅基板芯片明顯，在100K以上溫