GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

GaN发光二极管表观电容极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性．由此可以同时测量结电容和串联电阻,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下,GaN二极管的结电容具有负值,并且测试频率越低,正向偏压越大,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子-空穴复合发光有关。     

发光二极管负电容与复合发光关系

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。通过对复合发光机理和发光二极管p-n结进行分析,得到了发光二极管在特定的正向电压范围内,由于发光概率复合急剧变化出现了＜0的现象;当＜0时,分析发光二极管结电容在正向偏压下对交流小信号的响应得到发光二极管表观电容的电流相位落后交流小信号电压相位,发光二极管表观电容表现为一个负电容。首次得到了发光二极管负电容与复合发光的关系表达式。     

白光LED的加速老化特性

对两组GaN基白光发光二极管（LED）进行了对比温度加速老化实验,环境温度分别是80,100℃。随着老化温度的升高,电流-电压（I-V）曲线的隧道电流段、扩散电流段以及反向漏电电流均增加,而串联电阻段则变化较小,这是位错密度升高和金属杂质沿着螺旋位错聚集及移动的结果;电容-电压（C-V）曲线中反向偏压下电容减少,正向偏压下电容增大,这是由于螺位错和混合位错产生了漏电的通道;电致发光光谱中黄光荧光成分比重增加;光通量随时间开始缓慢降低,在某一个时刻突然急剧降低,显示各个老化因素累积的影响会在某一时刻导致白光LED突然失效。最后使用阿列纽斯关系计算出所用白光LED的寿命为2．3万小时。     

辐射与发光 发光与发光器件

TN312.8 2006031822白光LED的加速老化特性=Characteristics of the acceler-ated aging white LEDs[刊,中]/林亮(北京大学物理学院,人工微结构与介观物理国家重点实验室.北京(100871)) ,陈志忠…∥发光学报.—2005 ,26(5) .—617-621对两组GaN基白光发光二极管(LED)进行了对比温度加速老化实验,环境温度分别是80 ,100 ℃。随着老化温度的升高,电流-电压(I-V)曲线的隧道电流段、扩散电流以及反向漏电电流段均增加,而串联电阻段则变化较小,这是位错密度升高和金属杂质沿着螺旋位错聚集及移动的结果;电容-电压(C-V)曲线中反向偏压下电…     

大功率GaN基发光二极管等效串联电阻的功率耗散及其对发光效率的影响

由于自加热效应的存在,大功率GaN基发光二极管(LED)的芯片温度有可能高出环境温度很多,实验中,芯片温度超出环境高达147 K.从实验测量的大功率LED电流电压特性曲线中,将p-n结和等效串联电阻上的电压降落分离出来,得到了大功率LED等效串联电阻随芯片温度的变化情况.在输入电功率自加热效应的影响下,大功率GaN基LED等效串联电阻呈现出剧烈的变化,其阻值由低输入功率时的1.2 Ω降低到0.9 Ω,然后再升高到1.9 Ω,等效串联电阻的功率耗散在输入功率中所占的比例也随着输入功率的增加迅速增加,最高时接 关键词： 自加热 等效串联电阻 发光二极管 流明效率     

大功率GaN基发光二极管等效串联电阻的功率耗散及其对发光效率的影响

由于自加热效应的存在，大功率GaN基发光二极管(LED)的芯片温度有可能高出环境温度很多，实验中，芯片温度超出环境高达147 K.从实验测量的大功率LED电流电压特性曲线中，将p-n结和等效串联电阻上的电压降落分离出来，得到了大功率LED等效串联电阻随芯片温度的变化情况.在输入电功率自加热效应的影响下，大功率GaN基LED等效串联电阻呈现出剧烈的变化，其阻值由低输入功率时的1.2 Ω降低到0.9 Ω,然后再升高到1.9 Ω，等效串联电阻的功率耗散在输入功率中所占的比例也随着输入功率的增加迅速增加，最高时接     

GaN基白光发光二极管失效机理分析

对小功率白光GaN基发光二极管(LED)在室温、40 ℃和70 ℃下进行温度加速老化寿命实验,通过对老化前后不同时间段器件的电学、光学和热学特性进行测量来分析器件的失效机理,着重分析器件的芯片和荧光粉的失效机理.器件老化前后的I-V特性表明:老化过程中,器件的串联电阻和低正向偏压下的隧道电流增大,这是由于器件工作时其芯片的欧姆接触退化和半导体材料的缺陷密度升高而引起的.器件的热特性表明:高温度应力下器件的热阻迅速变大,封装材料迅速退化,这是器件退化的主要原因;光谱曲线表明温度加速了器件的     

PN结型器件在交流小信号下的电容特性

GaN基发光二极管(LED)是典型的PN结型器件,本文以GaN-LED为例,系统阐述了PN结在交流小信号下的电容特性;首次区分、定义了‘电压区间',并阐明了不同‘电压区间'对电容起贡献的机制.指出:小电压下,PN结电容主要由耗尽层电容贡献,随电压几乎不发生变化;过渡区,PN结电容主要由扩散电容贡献,随电压近e指数增加.这些特性与经典Shockley理论一致.大电压下,PN结电容变为负值.精确分析负电容特性后,总结出了负电容随电压和频率的精确变化关系式.负电容的实验结果难以被经典Shockley的扩散电容理论解释,但为Hess教授的《Advanced Theory of Semiconductor Devices》提供了有力的实验基础,将为半导体器件物理的发展起到推动作用.     

Degradation behaviors of high power GaN-based blue light emitting diodes

The degradation mechanism of high power InGaN/GaN blue light emitting diodes(LEDs)is investigated in this paper.The LED samples were stressed at room temperature under 350-mA injection current for about 400 h.The light output power of the LEDs decreased by 35%during the first 100 h and then remained almost unchanged,and the reverse current at 5 V increased from 10 9A to 10 7A during the aging process.The power law,whose meaning was re-illustrated by the improved rate equation,was used to analyze the light output power-injection current(L–I)curves.The analysis results indicate that nonradiative recombination,Auger recombination,and the third-order term of carriers overflow increase during the aging process,all of which may be important reasons for the degradation of LEDs.Besides,simulating L–I curves with the improved rate equation reveal that higher-than-third-order terms of carriers overflow may not be the main degradation mechanism,because they change slightly when the LED is stressed.     

GaN基功率LED电应力老化早期的退化特性

对InGaN/GaN多量子阱蓝光和绿光LED进行了室温900 mA电流下的电应力老化,发现蓝光LED老化到24h隧穿电流最小,绿光LED到6h隧穿电流最小;同时,两种LED的反向漏电也最小、光通量最大,随后绿光LED的反向漏电增加较快且光通量衰减较快.把热退火效应和电应力下缺陷的产生分别看成正负加速因子,绿光LED的负...     

激光诱导p-GaN掺杂对发光二极管性能改善的分析

采用激光诱导掺锌的方法提高了常规GaN基外延片p-GaN层的空穴浓度,并将它制备成小功率白光发光二极管(LED).对其光电性能做了详细的测量并进行了加速老化实验和分析.结果表明,与常规LED相比,经过激光诱导p-GaN层掺锌LED的光电性能获得了明显改善:正向工作电压VF从3.33V降到3.13V,串联电阻从30.27Ω降到20.27Ω,室温下衰退系数从1.68×10-4降到1.34×10-4,老化1600h后的反向漏电流从超过0.2μA降为不超过0.025μA,器件的预测寿命延长了41%.器件光电性能改善的主要原因是激光诱导掺锌使LED的p-型欧姆接触改善和热阻降低所致.     

GaN基蓝绿光LED电应力老化分析

对InGaN/GaN多量子阱蓝光和绿光LED进行了室温20,40,60 mA加速电流下的电应力老化研究,发现蓝光与绿光样品经过60 mA电流老化424 h后,其电学性能表现出一定的共性与差异性:在小测量电流下,绿光样品的光衰减幅度较蓝光样品大~9%;而在较大测量电流 (20 mA)下,两者的光衰减幅度基本相同 (18%)。同时,蓝绿光样品的正向电学性能随老化时间的变化幅度基本一致,反映出它们具有相似的退化机制,绿光样品老化后增多的缺陷大部分体现为简单的漏电行为,而并非贡献于非辐射复合中心。在此基础上对GaN基外延结构进行了优化,优化后的LED长期老化的光衰减幅度较参考样品降低了3%。     

Synthesis and characterization of DSSC by using Pt nano-counter electrode: photosensor applications

Pt electrode prepared by chemical method has been employed as counter electrode in dye-sensitized solar cell. TiO₂ nanomaterial was deposited on fluorine-doped tin oxide substrate to be used as photoanode. Structure of the TiO₂ and Pt films was investigated by atomic force microscope. The effect of illumination intensity on the photovoltaic parameters such as open circuit voltage, short circuit current density, output power, fill factor and efficiency of these cells was investigated in the range 2.5–130 mW/cm^?2. The cell efficiency is stable above 70 mW/cm². The fill factor is almost constant all over the studied range of illumination intensity. Impedance spectroscopy of the studied device as the summary measurements of the capacitance–voltage, conductance–voltage and series resistance–voltage characteristics were investigated in a wide range of frequencies (5 kHz–1 MHz). At low frequencies, the capacitance has positive values with peak around the origin due to the interfaces. At 200 and 300 kHz, the capacitance is inverted to negative with further increasing of the positive biasing voltage. Above 400 kHz, C–V profile shows complete negative behavior. Also, the impedance–voltage and phase–voltage characteristics were investigated. This cell shows a new promising device for photosensor applications due to high sensitivity in low and high illuminations.     

电流拥挤效应与LED器件可靠性分析

对小功率GaN基白光LED的电流拥挤效应进行了研究,发现串联灯组(8只为一组)在经过22 V电压冲击后出现漏电失效现象。通过Pspice软件对串联LED灯组进行模拟,发现与其他样品相比,受损样品承受了更大的电压和功率;对器件加-2 V偏压,利用光发射(EMMI)显微镜对芯片表面不同量级漏电流进行定位分析比较,结果表明漏电流集中在p型扩展电极端点附近。分析认为,电压冲击的破坏路径穿过了LED的量子阱结构,而电流的不均匀分布造成了 p型扩展电极附近的电流拥挤,加剧了pn结的损伤程度,提高电流扩展的均匀性可以有效提高LED的可靠性。最后还对在正向电流-电压区域出现微分负阻特性的器件进行了失效分析。     

发光二极管放电实验现象分析

利用直流电源对发光二极管(LED)的结电容充电,切断直流电源后对LED的电压-时间特性进行测量。当充电电压低于LED复合发光的门槛电压,LED的电压-时间特性与普通二极管的相似。当充电电压高于LED复合发光的门槛电压,首次观察到:开始放电的瞬间会出现一个快速下降过程,快速下降到门槛电压以下;LED上的电压越高,快速下降到的电压越低。对该现象进行分析,得到一些新的结论。当LED的正偏电压高于复合发光的门槛电压后,出现了注入到扩散区的非平衡载流子随正偏电压的提高而减小的现象,即dQ/du<0。