GaN基LED新型結構的外延生長和高效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光、綠光及藍綠光范圍而備受矚目。針對目前LED外量子效率不高的現狀，本論文提出從外延工藝和芯片制程兩個方面采用新型GaN基LED結構，來改善這一缺陷，并得到較好的結果。本論文首先采用MOCVD法生長新型Pits結構GaN基外延，得到亮度的大幅度提升;隨后采用專業(yè)光學模擬軟件Crosslight APSYS對ODR芯片與普通LED芯片進行光學模擬，研究了ODR芯片出光效率和發(fā)

2、光強度等各方面的優(yōu)勢，后在流片實驗中生產大功率ODR LED與普通LED，并從光學、色度學、可靠性等方面證實了ODR LED的優(yōu)勢。具體包含以下三個部分:
　　 1、本實驗主要采用在LED的P型GaN部分進行微米級的表面粗化生長來提升亮度，測試結果顯示:與普通樣品相比，Pits結構樣品，PL強度相對提升90％，EL相對提高近39％;小尺寸樣品上，比Flat結構樣品相比，Pits結構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結構樣品電光轉換效率相對提高了22.4％，電壓下降了0.042V，說明Pits結構樣品電流擴散更為均勻，整體質量較好，相對位錯也較少。兩種結構樣品在96h老化前后光電參數變化比較微小，老化結果均為通過。
　　 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。模擬結果顯示:兩

4、種LED的I-V特性和內量子效率基本重合，這是因為ODR 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的光譜強度明顯高于普通LED，這是由于ODRLED對量子阱產生的藍光增加了反射，使其強度增加;在350mA電流時，ODR LED的光強為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結構。實驗模擬結果對接下來流片實

5、驗有一定的指導和建議。
　　 3、在前期的光學模擬研究后，通過簡單工藝實現大功率GaN基多量子阱ODRLED的研制和生產，并對試制LED樣品進行了光學、電學和色參數三個方面性能測試。測試結果發(fā)現，ODR芯片比普通芯片的光強提高了244 mcd，極大提高了發(fā)光強度;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