gan基led失效分析与可靠性研究

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1、硕士学位论文GaN基LED失效分析与可靠性研究作者姓名夏云云学科专业材料物理与化学指导教师文尚胜教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2016年4月FailureAnalysisandReliabilityStudyofNitride-BasedLEDADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaYunyunSupervisor：Prof.WenShangshengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类

2、号：TN312+.8TN383+.1学校代号：10561学号：201320113726华南理工大学硕士学位论文GaN基LED失效分析与可靠性研究作者姓名：夏云云指导教师姓名、职称：文尚胜教授申请学位级别：硕士学科专业名称：材料物理与化学研究方向：半导体光电材料与器件论文提交日期：2016年4月20日论文答辩日期：2016年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：彭俊彪委员：文尚胜、覃东欢、吴为敬、何志才PoweredbyTCPDF(www.tcpdf.org)摘要LED具有寿命长、能耗小、绿色

3、环保等优点，广泛应用于照明显示领域。LED的可靠性研究是实现其广泛使用在各种场合的保证，在LED的研究和生产制造中，具有相当重要的作用。本文研究GaN基LED的失效机制及可靠性，找出造成LED失效的机理，对LED光参数退化建立退化模型，研究结果对LED科研和质量检测方面具有非常重要的意义。对负电极脱落造成白光LED失效进行了研究。结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对退化样品芯片进行了表面形貌表征和微区成分分析。SEM观察到退化样品负极脱落处表面粗糙不平，且透明导电薄膜存在颗粒状结晶。经EDS检测发现负极脱落处存在腐

4、蚀性氯元素，并在封装胶中检测出氯。分析认为，封装胶中残留的氯离子与负极中Al层发生的电化学腐蚀是致使样品失效的主要原因。研究了GaN基通孔垂直结构LED的短路失效机制。在光学显微镜观察到失效样品芯片通孔附近出现暗色区域，并以通孔为中心在周围分布。采用金相切片法结合SEM对异常通孔处进行截面形貌表征。发现失效样品GaN外延层破裂，芯片背金层有大量空洞集中在通孔下方区域，并且固晶层中也有空洞存在。分析认为：背金层和固晶层中空洞的存在造成LED内部热应力和电应力集中，GaN外延层在过高电应力和极端的热冲击下，最终产生破裂，致使LED短

5、路失效。对LED光参数呈非单调退化规律的LED灯珠可靠性进行研究。采用加速寿命试验获得光通量退化数据，利用指数叠加形式的退化模型进行拟合。用MATLAB软件计算样品的伪失效寿命，通过Kolmogorov-Smirnov检验法确定两个样本伪失效寿命分别服从对数正态分布和威布尔分布，以相应分布参数评估产品可靠性。该方法对参数呈非单调退化规律的LED器件可靠性评估具有一定的参考价值。关键词：LED；电极；失效分析；短路；可靠性IAbstractLightemittingdiode(LED)hasthecharacteristicsof

6、longlifetime,energysavingandenvironmentprotection,etc.LEDhasbeenwidelyusedinthefieldoflightinganddisplay.StadiesontheLEDreliabilityaretheguaranteetorealizethewideuseofLEDinvariousapplications,andplayanimportantroleinstadyandmanufactureofLED.Thispaperresearchonthefail

7、ureanalysisandreliabilityofNitride-basedLED,findoutthecausesofLEDfailure,andestablishdegradationmodelofopticalparameter.TheresultofthispaperisofgreatimportanceforLEDscientificresearchandqualityinspectioninthefuture.ThefailuremechanismofwhiteLEDnegativeelectrodesheddi

8、ngphenomenonhasbeeninvestigatedinthispaper.ScanningElectronMicroscopy(SEM)andEnergyDispersiveSpectroscopy(EDS)areusedastwomaintechn