Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率的研究

《Si衬底GaN基蓝光LED芯片出光效率的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要近几年来，GaN基LED发展迅猛，但其成本和发光效率一直是制约LED在照明领域广泛应用的主要瓶颈。Si衬底GaN基LED的出现，虽然在成本等方面显现出优势，但其出光效率的研究仍然处于起步阶段。本文就提高Si衬底GaN基LED芯片的出光效率入题，对LED芯片的增透和湿法粗化两种方法进行了探讨，获得了如下一些有新意的研究结果：1．湿法粗化是提高Si衬底GaN基LED芯片出光效率有效的方法之一。其粗化机理遵循极性选择机制：N极性GaN比Ga极性GaN更容易被粗化。另外A1N和GaN具有相似的腐蚀机制。所用

2、的si衬底LED芯片的出光面是AIGaN且呈N极性，本文采用KOH溶液湿法粗化芯片的AlGaN表面。对芯片进行不同时间的粗化，SEM照片显示粗化后的表面出现许多六棱锥。采用电致发光检测系统测量比较湿法粗化前后LED芯片的光学和电学参数。结果表明，不同粗化时间都可以在不破坏电学性能的前提下提高LED的光强。另外，发光波长在粗化后由于应力的释放发生不同程度的蓝移。采用PEC方法进行粗化的实验，结果表明xe灯光源对粗化有一定辅助作用：在相同粗化时间下，PEC方法粗化的表面比普通湿法粗化的六棱锥的密度明显增加；且P

3、EC方法粗化的光强提高率也比普通湿法粗化高。2．利用ZnO薄膜的高透光率和化学稳定性，本文选用ZnO作为Si衬底GaN基LED增透膜材料。首先利用磁控溅射系统在玻璃衬底上沉积ZnO薄膜，利用x射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射工艺条件下淀积的ZnO结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱，摸索高透光率所对应的优化工艺条件。比较不同溅射功率下制备的ZnO薄膜，得到150W条件下制备的薄膜结晶质量最好，薄膜最平整且在可见光区的透光率最高。固定150W溅射功率不变，调节不同Ar／02流量比，发现

4、通入02可以明显提高结晶质量和薄膜平整度，最终得到在Ar／02流量比为2的薄膜结晶性能最好，平整度最高且在可见光区的透光率最高。3．利用磁控溅射制备ZnO薄膜的优化工艺条件，在Si衬底GaN基蓝光LED芯片上镀厚度为九／4(约为117nm)的ZnO薄膜作为增透膜。利用电致发光摘要检测系统比较测量未镀膜与镀膜LED芯片的光强、主波长、工作电压及漏电流分布。结果显示镀膜后的芯片，光强略有提高，说明起到了一定增透效果。另外电学性能并没有因此受到破坏。本论文得到了国家863计划和信息产业电子发展基金资助。关键词：s

5、i衬底；GaN；LED芯片：出光效率；znO；增透膜；粗化AbstractInresentyears，thedevelopmentofGaN—LEDisrapid．Butitscostandluminousefficiencyarethemainproblemsinwideapplicationinlightingarea．GaN．LEDonsiliconsubstratehasattractedmuchattentionforitslowcost．Buttheresearchonitsluminousef

6、ficiencyisstillininitialstagenow．ThetopicofthispaperistheimprovementofluminousefficiencyofGaN—LEDOnsiliconsubstrate．Theresearchisbasedmainlyontwomethodsincludinganti—reflectionofLEDandwetroughening．Someinnovativeresultsareachievedusfollowing：1．Wetroughenin

7、gisalsooneofeffectivemethodstoimprovetheluminousefficiencyofGaN-LEDchiponsiliconsubstrate．Thewetrougheningmechanismisthepolarityselectionmechanism：N—polarGaNisetchedmoreeasilythanGa-polar．A1Nhavethesanleetchingmechanismaswell．Thelight-escapelayerofLEDchip0

8、11siliconsubstrateisN-polarAIGaN．ThesurfaceofAIGaNlayerwagwetroughenedbyKOHsolutioninthispaper．Afterthechipswereroughenedindifferenttimes，SEMpicturesshowthatmanyhexagonalpyramidsemergeonthesurface．Thecompareb