Материалы GaN с 20-го века с 90-х годов постепенно отображаются на дисплее, инструкции, подсветка и твердотельное освещение и другие широко используемые поля, сформировали огромный рынок. До сих пор были проданы светодиоды (светодиоды) из нитрида галлия (GaN), приготовленные на трех подложках (сапфир, карбид кремния и кремний). В последние годы речь идет о светодиодной технологии на основе кремниевого субстрата на основе GaN. Поскольку подложка из кремния (Si) имеет преимущества низкой стоимости, большого размера кристалла, легкой обработки и легкой передачи эпитаксиальной пленки, она обладает отличной производительностью и низкой стоимостью при использовании светодиодного устройства.
Многие исследовательские группы выращивали эпитаксиальные пленки GaN на подложках Si и получили некоторые из этих устройств или исследовали связанные с GaN свойства, связанные с Si. При подготовке светодиодов пленка GaN переносится на новую опорную подложку для подготовки вертикальной структуры устройства по сравнению с той же стороной структуры устройства, что и лучшие оптические характеристики.
В этой работе эпитаксиальная пленка GaN, выращенная на подложке Si, переносилась на подложку с медным покрытием, подложку из медного хрома и способ сварки посредством сварки на подложку, несущую Si. Было получено светоизлучающее устройство вертикальной структуры, и три вида образцов провели сравнительное исследование старения.
эксперимент
Экспериментальные эпитаксиальные пластины представляли собой синий (50,8 мм) синий GaN / GaN с многоквантовыми оксидами, выращенных на подложке из кремния (111) MOCVD с размером стружки 1000Lm @ 1000Lm, и сообщалось о способе роста. Подготавливали эпитаксиальные пластины, выращенные в печи. Один из них был перенесен на подложку Si посредством сварки под давлением и химического травления. Светоизлучающее устройство было названо образцом А, а два других были гальванизированы и химически вытравлены. Эпитаксиальная пленка GaN была перенесена на покрытую медную подложку и на гальваническую подложку из меднохрома, соответственно, и светоизлучающее устройство упоминалось как Образец В и Образец С, соответственно. Три образца в дополнение к режиму эпитаксиальной передачи пленки и поддержки подложки не совпадают, а другой процесс изготовления устройства - тот же.
В результате подобных различий между индивидуумами схожих образцов, поэтому образцы A, B, C для первоначального теста были отобраны представителями чипа для экспериментов и испытаний. Каждый чип представляет собой основной пакет. Обычно размер рабочего тока чипа 1000Lm @ 1000Lm 350 мА, чтобы ускорить старение образцов A, B, C при комнатной температуре через постоянный ток 900 мА. Напряжение (IV) характеристическая кривая, спектр люминесценции (EL), относительная интенсивность света каждого образца при каждом токе измерялись до и после старения с помощью источника питания KEITHLEY2635 и спектрометра Compact массив Спектрометр (CAS) 140CT.
результаты и обсуждение
Анализ характеристик IV
В таблице 1 показаны значения Vf и Ir для старения на 80, 150 и 200 часов до старения трех образцов. Условия старения - 900 мА при комнатной температуре, где Vf - напряжение на 350 мА, а Ir - ток утечки при обратном 10 В, ток утечки Ir измеряется в обратном 5 В, для результатов сравнения выбирайте более суровые условия, измеренные при обратном 10 В. На рисунке 1 показаны IV характеристические кривые для пожилых людей в возрасте 80, 150 и 200 часов до старения, как показано на фиг.1 (a) - (d) соответственно. На рисунке 1 (а) показано, что три образца с образцами A, B, C имеют хорошие характеристики IV перед старением, напряжение открытия около 2,5 В, обратный ток 10 В порядка 10-9 А. После старения 200 ч ток утечки Ir трех образцов в обратном направлении был значительно выше, чем до старения. Таблица 1 показывает, что ток утечки образца B является наименьшим на той же задней давление (-10 В) после старения через 200 часов после сильного тока. Образец A является вторым, а образец C является самым большим, и со временем старения три образца находятся под одной и той же спиной давление Разница тока утечки становится все больше и больше. В GaN MQW Светодиод после старения положительного напряжения слегка увеличился, поскольку большое длительное старение в течение длительного времени, так что локальное окисление голого электрода (алюминия) приводило к большему контактному сопротивлению. Причиной большой утечки после старения является то, что ширина In GaN СВЕТОДИОД слой истощения pnjunction в основном определяется концентрацией носителей p-типа. После старения чипа после старения в течение длительного времени из-за разложения комплекса Mg-H активация, увеличивающая концентрацию носителей p-типа, что приводит к сужению слоя истощения, обратному смещению при прореживании барьерной зоны, туннеле компоненты пробоя увеличиваются, увеличивается обратный ток; Кроме того, чип после долгого времени после старения. Плотность дефектов области квантовой ямы увеличивается, дефекты обратного смещения и туннелирование с помощью ловушки вызывают ток утечки и теплопроводность образцов B, A и C уменьшается в свою очередь. Следовательно, дефекты и плотность ловушки, так что ток утечки трех образцов увеличивается с тем же противодавлением (как показано в таблице 1 и на рисунке 1).
Исследование эффективности старения силиконового субстрата 1 Вт для разных субстратов
Рис.1 IV характеристические кривые трех образцов до и после старения
Таблица 1 Значения Vf и значения Ir из трех образцов до и после старения
EL спектральный анализ
На рисунке 2 показаны спектры электролюминесценции (EL) образцов при 1,10, 100, 500, 800, 1000 и 1200 мА до и после 900 часов непрерывного старения при 900 мА при комнатной температуре [рис. 2 (a1) - (a3)] и три (рис.2 (b1) - (b3)], сплошная линия на рисунке показывает спектр перед старением, а пунктирная линия указывает спектр после старения. Рисунок 2 (a1 ) ~ (a3) показывает спектр EL до и после старения, а EL-спектр тока до и после старения трех образцов не имеет очевидных изменений, за исключением того, что максимальная длина волны большого тока красная. Рисунок 2 (b1) ~ (b3) показывает, что длины волн трех образцов до и после старения существенно отличаются от длины волны тока. Длины волн образцов B до и после старения почти такие же, как у течения, но только после старения. Увеличивается. A, B, C три образца из-за разницы между теплопроводностью подложки, старение температуры образца не является одинаковым, поэтому после старения такой же максимум длины волны дрейфа тока C максимальный образец, образец образца, минимальный образец образца. Кроме того, из-за трех типов подложки образца и способа переноса кристалла не является одинаковым, так что после переноса эпитаксиальной пленки GaN на новую подложку из-за стрессовой ситуации это не то же самое. В литературе показано, что растягивающее напряжение слоя GaN уменьшается, а сжимающее напряжение квантовой ямы в слое GaN увеличивается после переноса GaN с кремниевой подложки на новую кремниевую подложку путем сварки и химического травления. Релаксация напряжений переноса тонкой пленки более тщательна, так что квантовая яма подвергается большему сжимающему напряжению, а полученное поляризованное электрическое поле больше, что приводит к большему наклону полосы, так что высвобождение фотонов Энергия уменьшается, длительность длин волн EL. Поэтому образцы A были напечатаны на кремниевой подложке в E-спектре до и после старения, длина волны образца A была самой короткой, образец C был вторым, образец B был самым длинным, а образец B и образец С был очень близок. На рисунке 2 также показано красное смещение длины волны образца B от малого тока до большого тока до и после старения, что может быть связано со следующими аспектами. С одной стороны, температура перехода увеличивается, так что ширина зоны GaN становится меньше, а длина волны красным смещением. В результате релаксации напряжений образца B квантовая яма B-образного образца является наибольшим сжимающим напряжением, поэтому область многоквантовых ям B-образных образцов обладает самым сильным поляризационным эффектом, а эффект поляризации дает сильный встроенный электрическое поле. Это электрическое поле приводит к существенному квантовому пределу эффекта Штарка, вызывая красное смещение длины волны света.
Исследование эффективности старения силиконового субстрата 1 Вт для разных субстратов
Рисунок 2: три образца 900 мА, температура окружающей среды 168 ч до и после спектра EL [(a1) ~ (a3)], а до и после старения три вида длины волны образца с изменениями тока [(b1) ~ (b3)]
Анализ отношения силы тока (LI)
Рисунок 3 представляет собой ток 350 мА при относительной интенсивности света образца со временем старения связи между тремя образцами, составленными до интенсивности света 100%. Из рисунка 3, A, B, C видно, что три вида образцов со временем старения увеличивались с первым увеличением, а затем уменьшались, причем образец образца через 2 часа после увеличения интенсивности света сопровождался старением. Интенсивность света начиналась уменьшение, а образцы B, C были поставлены в возрасте 32 ч, интенсивность света 10 ч начала снижаться, а тенденция снижения медленнее, чем образец А. И можно увидеть при комнатной температуре 900 мА после старения после A, B, C три образца 350 мА при интенсивности света были максимальными, а затем уменьшены, образцы С уменьшались больше всего, время A, значение интенсивности света образца B уменьшено, но еще больше чем значение перед старением. Причиной этого явления является то, что GaN, выращенный методом MOCVD, имеет частичный акцептор Mg, который пассивируется образованием комплекса Mg-H с H, а скорость активации Mg очень низкая, что приводит к низкой концентрации дырок. Часть Mg-H-связи прерывается так, что активирующий Mg активируется, так что концентрация дырок увеличивается, концентрация носителей может стать более согласованной, световая эффективность становится выше. С другой стороны, старение приводит к снижению плотности безызлучательных центров рекомбинации, таких как дислокации и дефекты в материале GaN, что приводит к уменьшению световой эффективности и уменьшению интенсивности света. Эти два механизма конкурируют друг с другом. В начале старения доминирует механизм активации Mg-акцептора, так что интенсивность трех образцов увеличивается с тем же током. С процессом старения, не-радиационный комплексный гиперплазийный механизм Доминант, поэтому высокая длительность старения после периода времени после трех образцов уменьшает интенсивность света. Различие в световом излучении трех образцов может быть связано с тем, что напряженные состояния трех образцов квантовых ям и теплопроводность подложки не такие же, как у центра безызлучательного соединения.
Рисунок 3,350 мА, относительная интенсивность света при комнатной температуре 900 мА, старение после изменения во времени (100% от интенсивности света до старения)
Вывод
Результаты показывают, что длина волны EL на медной подложке является самой длинной при том же токе, поскольку гальванопокрытие устройства осуществляется на кремниевой подложке, медном субстрате и медном хромовом подложке на основе GaN-синего светодиода. После переноса на медную подложку релаксация напряжений эпитаксиальной пленки GaN является более тщательной. Благодаря старению трех разных светодиодных устройств на подложке видно, что основными факторами, влияющими на надежность светодиода, могут быть его напряженное состояние. Изучены характеристики IV, характеристики LI и EL-спектры трех субстратов до и после старения. Результаты показывают, что устройства с медными подложками имеют лучшее старение
Горячие продукты : лампа IP67 , лампочка на 40 Вт, лампа DC24V , интеллектуальный сенсорный отсек , светодиодный светильник
