不同电极形状gan基蓝光led的γ辐照效应

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1、第l6卷第4期扬州大学学报(自然科学版)Vo1．16NO．42013年11月JournalofYangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)NOV．2O13不同电极形状GaN基蓝光LED的辐照效应王秀茜，卢俊峰，董雅娟，张俊兵，宋雪云，曾祥华(1．扬州大学物理科学与技术学院，江苏扬州225002；2．江苏省新光源半导体照明工程技术研究中心，江苏扬州225009)摘要：通过7辐照和电流加速老化的方法研究环形、旋转形、中心环绕形、树形等4种电极芯片的抗辐射性能．结果

2、表明：与环形电极相比，3种新型电极的抗辐射性能较好；随着辐照剂量的增加，环形电极的工作电压明显高于3种新型电极，而且辐照后环形电极的主波长和峰值波长红移现象明显，光通量和发光效率衰减更加明显；老化实验得知．y辐照后新型电极的寿命优于环形电极；通过对发光二极管(LED)芯片的电极进行优化，不仅可以减少电流的拥挤效应，而且可提升芯片的抗辐射性能，延长LED器件的使用寿命．关键词：GaN基发光二极管；电极形状；辐射；老化测试中图分类号：0472．3；TN3l2．8文献标志码：A文章编号：1007—824

3、X(2013)O4—0026—05随着发光二极管(LED)越来越广泛的应用，LED器件常常处于某些强辐射场环境中，因此研究LED器件的光电可靠性有着重要的现实意义．近年来，GaN材料被广泛用于制作LED器件，而有关GaN基材料和器件受辐照的研究也有很多报道．例如：梁亮等人_1分析了电子束辐照对GaN基蓝光LED性能的影响，认为在电子束辐照下，IED发光强度提高，正向电压变小，击穿电压变小，并指出LED性能发生变化的原因是由于辐照引进的深能级缺陷中心使得载流子寿命缩短，有效复合中心增多；张林等人l2

4、]认为7辐照后导致了异质结载流子浓度下降，在GaN缓冲层中背景载流子浓度也出现下降；本研究小组【前期开展的GaN基IED辐照性能的研究表明辐照后LED器件的发光一致性和均匀性变差．众所周知，GaN基LED一般生长在蓝宝石的衬底上，由于蓝宝石不导电，故须在LED芯片上刻蚀一个台面从而得到层电接触，这样P，I1电极在同一面，必然会存在电流的横向扩展，产生电流集聚效应，导致器件的老化“】，因此需要探索新的工艺·。．电流集聚效应加速器件老化的原因主要是台面边缘局部区域产生过多焦耳热，热量不能有效扩散，致使

5、器件的结温比较高；而7辐照又将导致芯片内部非辐照复合中心增加，从而使结温升高，加速器件的老化，形成恶性循环．为此，本文拟以不同电极形状的GaN基多量子阱蓝光LED的辐照研究为基础，通过分析辐照后光电参数的变化情况，探讨不同电极的抗辐照性能以及能够改变器件抗辐照性能的原因．1实验本实验采用了4种不同电极形状的GaN基LED芯片[8]，分别是环形电极、旋转形电极、中心环绕形电极和树形电极，如图1所示．取4种电极形状的样品，每种8个，分别对其丫辐照和老化前的一V特性和光通量的电流稳定性进行测量，电流变化

6、范围为0～100mA，问隔为2mA，测量数据取其平均值．丫辐照是在扬州市里下河地区农科所1．48×10Bq的。。Co源上(剂量率2kGy／h)进行的，样品采用同一批次的蓝光收稿日期：2013一O3—06．*联系人，Email：xhzeng@yzu．edu．cn．基金项目：江苏省科技厅工业高技术项目(BG2007026)．引文格式：王秀茜，卢俊峰，董雅娟，等，不同电极形状GaN基蓝光IED的7辐照效应[J]．扬州大学学报：自然科学版2O13，16(4)：2630．28扬州大学学报(自然科学版)第16

7、卷看出：环形电极芯片样品的红移现象最明显，红移了0．5nm，变化率约为0．1l；另外3种新型电极芯片0O0O000中，旋转形电极芯片的红移现象最不明显，红移0．1nm，拍∞变化率为0．02％；中心环绕形电极芯片红移0．3nm，变化率为0．06；树形电极芯片红移0．4nm，变化率为0．09％．从4种电极样品发生的红移情况来看，新型电极芯片的抗辐射性能明显优于简单优化的环形电极芯片．辐照导致波长红移的原因可以归结为：7辐照与材料间的相互作用主要通过产生高能康普顿电子完成，原子的R／kGy移位是由康普顿

8、电子与核子的交换作用对y光子的吸收图3主波长随辐照剂量变化的关系Fig．3Therelationshipchartofthedominant而产生，7光子将能量传递给原子晶格，原子位移引起阱wavelengthwiththechangeofradiationdose区富In量子点变得更大、更少，使得量子点处的In组分更大，所以发光波长发生红移．而3种新型电极芯片的抗辐射性能优于简单优化的环形电极芯片的原因可能是由于其较好的电流扩展性，热效应弱于环形电极芯片，通电流(一2OmA)时，