GaN基LED的可靠性研究.pdf

1、氮化鎵基發(fā)光二極管(LED)以其優(yōu)越的長(zhǎng)壽命、低功耗、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而隨著其在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，LED的光衰、可靠性等問(wèn)題日益凸顯，成為制約其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要因素。國(guó)內(nèi)在LED可靠性研究方面開(kāi)展的工作比較少，較多機(jī)構(gòu)以及企業(yè)對(duì)于LED的老化行為研究，主要是通過(guò)較大測(cè)量電流（如20mA/30mA等）下的電學(xué)性能表征來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在小測(cè)量電流(1mA等)下的LED老化前后的電學(xué)行為分析，相關(guān)報(bào)道較少，本文從外延

2、角度出發(fā)，系列考察老化前后不同芯粒在不同測(cè)量電流下的電學(xué)特性差異，建立了一種非破壞性的老化機(jī)理分析機(jī)制，通過(guò)小測(cè)量電流下的電應(yīng)力老化分析，研究器件內(nèi)部的退化機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，對(duì)外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，改善LED的老化性能。圍繞可靠性主題，本文的工作內(nèi)容及取得的主要成果如下:
　　以GaN綠光外延結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，選取不同漏電大小的芯粒進(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)，研究它們?cè)诓煌铀匐娏?、測(cè)量電流下光輸出曲線、I-V曲線、正反向電學(xué)性能等光電參數(shù)的變化

3、趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于光輸出曲線，不論老化電流大小，在小測(cè)量電流下得到的光衰效應(yīng)較大測(cè)量電流顯著;光衰減程度隨老化電流增大而加劇。在正向電流應(yīng)力下，芯粒的反向電性能呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，小漏電芯粒的惡化程度較大漏電顯著，小漏電樣品隨老化時(shí)間增多的缺陷主要體現(xiàn)為簡(jiǎn)單的漏電行為。
　　在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步選取不同波段的LED樣品進(jìn)行電應(yīng)力老化試驗(yàn)，并對(duì)它們老化前后的電學(xué)行為加以比較，發(fā)現(xiàn)藍(lán)光與綠光樣品經(jīng)過(guò)60mA電流老化424小時(shí)后，其

4、電學(xué)性能表現(xiàn)出一定的共性與差異性:在小測(cè)量電流下，綠光樣品的光衰減幅度較藍(lán)光樣品大～9％;而在較大測(cè)量電流(20mA)下，藍(lán)光與綠光樣品的光衰減幅度基本相同(18％)。同時(shí)，藍(lán)綠光樣品的正向電學(xué)性能隨老化時(shí)間的變化幅度基本一致，反映出它們相似的退化機(jī)制，藍(lán)光樣品老化后增多的缺陷主要體現(xiàn)為非輻射復(fù)合中心，而綠光樣品在電應(yīng)力作用下增多的缺陷大部分體現(xiàn)為簡(jiǎn)單的漏電行為，而并非貢獻(xiàn)于非輻射復(fù)合中心。進(jìn)一步對(duì)藍(lán)綠光的外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比對(duì)，結(jié)果表明