硅基板和铜基板垂直结构gan基led变温变电流发光性能的

《硅基板和铜基板垂直结构gan基led变温变电流发光性能的》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.63,No.21(2014)217806硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究黄斌斌熊传兵y张超宇黄基锋王光绪汤英文全知觉徐龙权张萌王立方文卿刘军林江风益(南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心,南昌330047)(2014年7月7日收到;2014年7月22日收到修改稿)本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜剥离转移到新的硅基板和紫铜基板上,并获得了垂直结构的LED芯片,对其变温变电流电致发光(EL)特性进行了研究.结果表明:当环境温度不变时,在13K低温状

2、态下铜基板芯片的EL波长始终大于硅基板芯片约6nm,在300K状态下随着驱动电流的加大铜基板芯片的EL波长会由大于硅基板芯片3nm左右而逐渐变为与硅基板芯片重合;当驱动电流不变时,环境温度由13K升高到320K,两种基板芯片的EL波长随温度升高呈现S形变化并且波谱逐渐趋于重合;在100K以下温度时铜基板芯片的Droop效应比硅基板芯片明显,在100K以上温度时硅基板芯片的Droop效应比铜基板芯片明显.可能是由于两种芯片的基板具有不同的热膨胀系数和热导率导致了其变温变电流的EL特性不同.关键词:GaN,热膨胀系数,内量子效率,热导率PACS:78.60.Fi

3、,78.66.Fd,68.65.fg,62.40.+iDOI:10.7498/aps.63.217806管目前铜基板和硅基板的GaN薄膜型LED芯片均1引言已实现商品化[35],然而当GaN基LED薄膜处在不同基板上时其光电性能与基板的热膨胀系数和目前,GaN发光二极管芯片有三条技术路线热导率之间的关联性研究尽然还是空白,人们还不可以实现,它们分别是:蓝宝石、碳化硅和硅衬底清楚当同一结构的LED薄膜转移到何种特性的基技术路线,其中蓝宝石衬底技术路线的市场占有率板上时,其性能最佳.最大,碳化硅衬底技术路线市场占有率居中,硅衬本文将外延结构相同的硅衬底GaN基

4、LED薄底技术路线市场占有率最小,但它起步最晚、研究膜分别转移到硅基板和紫铜基板上,获得了垂直结最热、进步最快[1;2].GaN基LED芯片具有多种结构芯片,并对两种芯片的变温变电流的发光特性进构形式,其中最主要的三种结构形式为:外延薄膜行了一定研究.不剥离转移的同侧电极结构和倒装焊结构芯片,以及LED薄膜从外延衬底剥离转移到新的支撑基板上的薄膜型结构芯片.将硅衬底上外延的GaN基2实验LED薄膜压焊转移到新的基板上不但可以释放外延膜的张应力而且可以避免硅衬底对可见光的吸实验所用的硅衬底GaN基外延片是在英国收,所以实用化的硅衬底LED芯片均是采用LEDTh

5、omansSwan6片MOCVD系统上外延生长的,薄膜剥离转移技术所获得的垂直结构芯片[3;4].尽生长方法已有报道[6;7]实验时,同一外延片分成两国家自然科学基金(批准号:51072076,11364034,61334001)、国家高技术研究发展计划(批准号:2011AA03A101,2012AA041002)、国家科技支撑计划(批准号:2011BAE32B01)资助的课题.†通讯作者.E-mail:xcbxcbxcbxcb@163.com©2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn

6、217806-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.63,No.21(2014)217806半,分别将LED薄膜转移至硅基板和紫铜基板上,低温装置为10K氦制冷变温装置.并获得垂直结构发光器件.两种样品除了支撑基板不一样外,其器件制作工艺一致,芯片面积为3结果与讨论4040mil芯片制造过程已有报道[4].3.1不同温度的变电流EL光谱分析本文分别测试了两种不同基板芯片的变温变电流EL,变温范围为13—320K,变电流范围为图1为硅基板和铜基板LED芯片不同温度的0.01—400mA恒流电源为KEITHLEY2635、光谱变电流EL光谱,其环境温度分

7、别为300K,200K,仪为CompactArraySpectrometer(CAS)140CT、80K,13K,如图1(a)—(d).(a)ᆪ۳౜ᔇྟጌᨷ۳౜ᔇྟ(b)ᆪ۳౜ᔇྟጌᨷ۳౜ᔇྟ400mA400mA350mA350mA300mA300mA260mA260mA200mA200mA150mA150mA100mA100mA75mA75mA55mA55mA/arb.units40mA/arb.units40mA30mA30mA20mA20mAᄱࠫूए18mAᄱࠫूए18mA15mA15mA7.5mA7.5mA3.5mA3.5mA1.8mA1.8mA0.

8、7mA0.7mA0.3mA0.3mA0.2mA0.2