大功率AlGaInP薄膜LED的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作.pdf

1、作為在國際上受到普遍重視的光電子器件--發(fā)光二極管（LED），它以體積小、功耗低、壽命長等特點，在通訊、交通、大屏幕顯示等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。在市場需求與技術(shù)進步的推動之下，發(fā)光二極管的研制和應用得到了較快的發(fā)展。隨著其亮度的不斷提高，很多有關(guān)它的應用還在不斷地被挖掘出來。特別是隨著全色超高亮度LED的實用化和商品化，照明技術(shù)面臨一場新的革命。盡管這種新型照明固體光源的初期成本依然偏高，但從長遠看，如果超高亮度LED的生產(chǎn)規(guī)模進一步擴

2、大，成本進一步降低，其在節(jié)能和長壽命的優(yōu)勢足以彌補其價格偏高的劣勢。目前，高質(zhì)量的AlGaInP LED其內(nèi)量子效率可達到90％以上，但外量子效率卻十分低。本論文研究了制作AlGaInP薄膜LED的關(guān)鍵工藝，并成功制備了大功率AlGaInP薄膜LED。
　　 AlGaInP薄膜LED關(guān)鍵工藝的研究。其中包括Au/Sn鍵合層的制作，鍵合工藝的研究，反光鏡的制作，GaAs襯底的剝離等。通過對不同鍵合界面材料的彈性模量，熱膨脹系數(shù)，熔

3、點，熱導率的分析，選擇Au80Sn20作為鍵合層材料，使用共濺射方法成功制備了Au80Sn20鍵合層。使用低溫共熔鍵合的方法，在280℃下成功完成了GaAs外延片和Si片的鍵合。制作了金屬反光鏡，網(wǎng)格反光鏡，全方位反光鏡，分析了不同反光鏡對LED性能的影響。研究了GaAs襯底的剝離方法，通過實驗確定了剝離GaAs襯底的溶液和剝離時間，提高了AlGaInP薄膜LED的成品率。
　　 表面粗化的研究。LED內(nèi)部產(chǎn)生的光出射時，會在半

4、導體與空氣的光滑界面發(fā)生大量的全反射，但從粗糙的界面出射全反射就能得到較大的抑制。本文采用了濕法化學腐蝕的方法來獲取粗糙的表面形貌。對比了不同腐蝕液粗化出的表面形貌，討論了粗化時間和粗化顆粒對LED器件亮度的影響，并對背面粗化的關(guān)鍵工藝進行了討論。通過光學顯微鏡和掃描電鏡觀察和測試來選取最利于光出射的表面形貌。實驗證實：N-AlGaInP電流擴展層形成深度為0.5-1μm的類金子塔型尖峰，且側(cè)壁坡度在45°至60°之間時，對出光效率的提

5、高最多。對制作出的器件進行電學和光學性能測試，通過與光滑表面的薄膜LED光電性能對比，表明粗化后的薄膜LED的光強明顯高于常規(guī)薄膜LED的特性。在20mA下，背面粗化的薄膜LED的光強可以達到199mcd，而背面光滑的高亮度紅光LED的光強為130mcd，提高了52％。
　　 制作大功率AlGaInP薄膜LED。討論了影響發(fā)光二極管提取效率的因素，總結(jié)提高發(fā)光二極管光提取效率的方法。介紹了制作大功率AlGaInP薄膜LED的制作

6、工藝。通過與常規(guī)的AlGaInP LED對比以及DBR-LED的特性進行對比，在350mA時，未粗化表面的薄膜LED比常規(guī)LED的光強提高了106％，光功率提高了109％。指出AlGaInP發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)外延生長是關(guān)鍵，反光鏡的質(zhì)量是影響ODR-LED光提取效率的重要因素。說明薄膜LED相對于常規(guī)LED有效提高了發(fā)光強度和出光效率。使用相同的外延片制作了具有不同反光鏡薄膜LED。其中，ODR LED光強及發(fā)光效率最高，可以得出ODR反光