高亮度大功率InGaAIP红光LED芯片研制

报道了大功率高亮度InGaAIP红光LED芯片的设计和工艺制备,实验芯片采用环形插指状电极。和传统的LED芯片相比较,环形插指状电极LED芯片电流扩展分布更均匀,而且更有利于与其它器件的集成。对制备好的芯片进行了I-V特性、光谱特性、光通量和光强的测量。芯片的电性能非常好,其开启电压VT为1．5V;当工作电压达到3V时,工作电流为500mA;在工作电流为350mA时,峰值波长为635nm,半峰全宽为16．4nm。光强为830mcd。在色度学测试中,色坐标为x=0．6943,y=0．3056,显色指数为18．4。因此可以得知高亮度大功率InGaAIP红光LED是未来LED作为普通照明光源应用的第一步,而且将会在科学研究和工业投资的很多应用领域中成为新的焦点。     

GaN基紫光LED的高反射率p型欧姆接触

研究用于GaN基大功率倒装焊(Flip-chip)紫光LED(UV-LED)的高反射率p型欧姆接触的电学和光学性能。用磁控溅射的方法在GaN基LED外延片表面沉积了不同厚度Ag,Al,Au和Pd四种金属,测量了样品的反射率和透射率。结合同步辐射高强度X射线衍射和AFM对金属薄膜的晶体结构进行分析,并对表面形貌进行了观测,对由金属薄膜构成的多层膜结构及其对光反射率的作用机理进行了研究。测量结果表明,在入射光波长为400nm时,Ni/Au/Ag和Ni/Au/Al电极的反射率比Ni/Au的反射率提高了三倍。同时与p-GaN有良好的欧姆接触特性。     

AgO_x界面插入层对GZO电极LED器件性能的影响

采用磁控溅射的方法在p-GaN上制备了GZO透明导电薄膜,通过在p-GaN和GZO界面之间插入AgOx薄层来改善LED器件的接触性能。研究结果表明:氮气退火后,采用界面插入层的AgOx/GZO薄膜电阻率为5.8×10-4Ω.cm,在可见光的透过率超过80%。AgOx界面插入层有效地降低了GZO与p-GaN之间的接触势垒,表现出良好的欧姆接触特性,同时使LED器件的光电性能获得了显著的提高。在50 mA的注入电流下,相比于常规的GZO电极LED器件,AgOx/GZO电极LED器件的正向电压由9.68 V降至6.92 V,而发光强度提高了13.5%。     

Pd/p-GaN欧姆接触退化机理

近几年,Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙,在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是,目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制,在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此,获得性能优异的p-GaN接触仍然是一个巨大的挑战。虽然Pd基的金属体系已然在p-GaN获得了欧姆接触,但是Pd与GaN接触之后的微观结构及其高温特性尚不为人知。本文针对常用于p型GaN接触的第一层金属Pd材料,讨论了Pd/p-GaN接触界面的特性和退化机制。通过四探针测试仪、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)实验测试和分析对比,发现Pd/p-GaN界面受到氧气和温度影响的退化过程。高温退火在界面处促成Ga-Pd合金相生成利于形成良好的接触,但是在有氧参与的情况下,金属的氧化反应超越其他因素成为主导,致使界面和性能发生明显的退化。温度越高退化越严重,甚至表面形貌状态完全改变,由平滑的原子台阶形貌转化呈现出树枝状晶粒状态。因此,保持Pd与p-GaN界面清洁、控制界面的氧成分不仅是形成合金态获得良好接触的关键,而且也关系着器件的长期稳定和可靠,是防止器件性能衰减和退化要害所在。     

Ⅱ—Ⅵ族半导体研究概观

回顾了Ⅱ－Ⅵ族半导体材料的研究状况。结合国际上的最新研究动态，总结出Ⅱ－Ⅵ族半导体材料研究的主要方向：（１）ｐ型掺杂研究；（２）ｐ型Ⅱ－Ⅵ族半导体的欧姆接触；（３）Ⅱ－Ⅵ族外延结构中的电子，激子增益；（４）量子线，量子点及稀磁半导体。     

高亮度LED在光学实验中的应用

通过介绍高亮度LED的特点,阐述它在光学实验仪器领域中的应用前景。     

高压LED芯片的研究进展

高压发光二极管(high-voltage light-emitting diode)具有工作电压高、驱动电流小的特点,还有封装成本低、暖白光效高、高可靠性驱动、线路损耗低等优点,这使其得到了广泛的研究与应用。首先介绍了高压LED的基本原理,分类与结构;然后,着重从优化器件光电特性的角度,阐述了高压LED关键制备工艺的最新研究进展;并从失效机制和热特性方面阐述了高压LED的可靠性问题;最后,展望其发展与应用前景。     

大功率LED脉冲位置调制解调设计

脉冲位置调制是室内可见光通信的主要调制方式之一,它具有功率利用率高,频带利用率好,抗干扰性强的特点.为实现室内大功率白光LED照明通信,在分析PPM的原理基础上提出了一种改进的调制方式,给出了这种PPM符号的结构,并设计了大功率LED的驱动电路.其主要特点是由单片机直接输出帧同步信号加PPM信号,不设置保护时隙,其利用...     

大功率LED热管散热的分析

提出了利用热管技术对大功率LED(Light Emitting Diode)进行散热的构想,设计了LED热管散热器的原理结构,并对其传热机理、传热路线和各传热阶段的热阻进行了定性分析和定量分析,建立了传热模型,导出了总传热系数的计算式,并给出了该热管散热器的设计计算实例。     

大功率LED温度特性测量仪

用半导体加热/致冷芯片对LED恒温,用贴片式pt100作温度传感器,用具有人眼视觉特性的可见光亮度传感器组成光强探测器,研制了一种大功率LED温度特性测量仪.用该测量仪测量了1W白光LED在恒流和恒压驱动下光强、发光效率等参数的温度特性.实验表明,该测量仪恒温快,测量准确,成本低,操作便捷.     

牺牲Ni退火对硅衬底GaN基发光二极管p型接触影响的研究

本文通过在硅衬底发光二极管(LED)薄膜p-GaN表面蒸发不同厚度的Ni覆盖层,将其在N₂ ∶O₂=4 ∶1的气氛中、400℃—750℃的温度范围内进行退火,在去掉薄膜表面Ni覆盖层之后制备Pt/p-GaN欧姆接触层.实验结果表明:退火温度和Ni覆盖层厚度均对硅衬底GaN基LED薄膜p型欧姆接触有重要影响,Ni覆盖退火能够显著降低p型层中Mg受主的激活温度.经牺牲Ni退火后,p型比接触电阻率随退火温度的升高呈先变小后变大的规律,随Ni覆盖层厚度的增加呈先变小后变 关键词： 氮化镓 发光二极管 牺牲Ni退火 p型接触     

高功率垂直腔面发射激光器的湿法腐蚀工艺

为提高高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)光电性能,对氧化限制型高功率VCSEL湿法腐蚀工艺进行了实验研究。实验中采用H₃PO₄系溶液替代以往制备此类器件常用的H₂SO₄系溶液作为高功率VCSEL外延片的腐蚀液,利用扫描电镜(SEM)研究了腐蚀后外延片氧化窗口的腐蚀形貌变化与腐蚀液浓度的关系,消除了以往采用H₂SO₄系溶液腐蚀时,高功率VCSEL氧化层侧壁出现的"燕尾"结构;通过改变湿法腐蚀工艺的外部温度条件和腐蚀液的浓度配比,实验研究了高功率VCSEL湿法腐蚀速率规律,最后得出了制备高功率VCSEL时湿法腐蚀工艺的最佳外部温度条件与腐蚀液的最佳浓度配比。     

Evaluation of current and temperature effects on optical performance of InGaAlP thin-film SMD LED mounted on different substrate packages

The relationship between the photometric, electric, and thermal parameters of light-emitting diodes(LEDs) is important for optimizing the LED illumination design. Indium gallium aluminium phosphide(InGaAlP)-based thin-film surface-mounted device(SMD) LEDs have attracted wide attention in research and development due to their portability and miniaturization. We report the optical characterization of InGaAlP thin-film SMD LED mounted on FR4, 2 W, and 5 W aluminum(Al) packages. The optical and thermal parameters of LED are determined at different injection currents and ambient temperatures by combining the T3ster(thermal transient tester) and TeraL ED(thermal and radiometric characterization of power LEDs) systems. Analysis shows that LED on a 5 W Al substrate package obtains the highest luminous and optical efficiency.     

刻蚀与退火对GaN欧姆接触的影响

使用干法刻蚀在GaN LED晶片上刻蚀n区,用电子束蒸发方法在n型GaN表面上淀积Ti/Al双金属层作为接触电极,在N2环境中进行退火.探讨不同的刻蚀方法和刻蚀条件及不同的退火条件对Ti/Al-n型GaN间欧姆接触的影响.     

去除铝基板的大功率LED热分析

提出一种大功率LED免铝基板封装方式,采用ANSYS有限元热分析软件对传统的铝基板封装和免铝基板封装的LED进行模拟对比分析。模拟结果表明:两种封装结构的LED,其最高温度均出现在LED芯片处;对于单颗功率1 W、3颗功率1 W和单颗功率3 W的器件,由于有效地简化了散热通道、大幅度降低了总热阻,采用免铝基板结构的最高温度分别降低了6.436,9.468,19.309 ℃。传统的铝基板封装即使选用热导率高达200 W/(m·K)的基板,其散热效果依旧略逊于免铝基板封装结构,且随着LED功率的增大,免铝基板的新型封装结构散热优势更加明显。本文的研究为解决大功率LED的散热问题和光色稳定性问题提供了一种新途径。     

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性,并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析,并在样品表面制作Ni/Au电极,进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的. 关键词： GaN 感应耦合等离子刻蚀 表面处理 欧姆接触     

硅衬底GaN基LED N极性n型欧姆接触研究

在Si衬底GaN基垂直结构LED的N极性n型面上,利用电子束蒸发的方法制作了Ti/Al电极,通过了I-V曲线研究了有无AlN缓冲层对这种芯片欧姆接触的影响.结果显示,去除AlN缓冲层后的N极性n型面与Ti/Al电极在500到600 ℃范围内退火才能形成欧姆接触.而保留AlN缓冲层的N极性n型面与Ti/Al电极未退火时就表现为较好的欧姆接触,比接触电阻率为2×10^-5 Ω·cm²,即使退火温度升高至600 ℃,也始终保持着欧姆接触特性.因此,AlN缓冲层的存在是Si衬底GaN基垂直结构LED获得高热稳定性n型欧姆接触的关键. 关键词： 硅衬底 N极性 AlN缓冲层 欧姆接触     

Improved electrical and thermal properties of Ag contacts for GaN-based flip-chip light-emitting diodes by using a NiZn alloy capping layer

We investigate the effect of a 100 nm-thick NiZn alloy (10 wt% Zn) capping layer on the thermal and electrical properties of Ag reflectors (200 nm) for flip-chip light-emitting diodes (LEDs). It is shown that the introduction of the NiZn capping layer minimizes the formation of interfacial voids and surface agglomeration. Furthermore, LEDs fabricated with the NiZn-capping-layer-combined contacts produce better output power as compared to those with the Ag only reflectors. For example, the LEDs with the 400 ^°C-annealed Ag/NiZn contacts give higher output power by ∼36% than those with the 400 ^°C-annealed Ag only contacts. X-ray photoemission spectroscopy and Auger electron spectroscopy measurements are performed to understand the improved electrical properties of the LEDs fabricated with the NiZn-capping-layer-combined Ag contacts.     

照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计

根据传热理论,建立了大功率发光二极管的有限元模型.选择了4种键合材料（高导热导电银胶、纳米银焊膏,大功率芯片键合胶、Sn70Pb30）,4种基板材料（Al2O3、AlN、Al-SiC、铜钼合金）.采用ANSYS有限元热分析软件进行了温度场仿真,得到了大功率发光二极管封装材料的最优选择.研究了基板厚度、芯片输出功率及外接热沉时对发光二极管结温的影响.结果表明:纳米银焊膏-AlN组合具有最优的散热效果|增加散热基板厚度提高散热能力的作用不大|单个发光二极管输出功率有限,应优化封装结构并采用多芯片阵列来满足照明级的需要|外接铝热沉能达到理想的散热效果.