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随着工艺技术水平的发展和应用需求的不断提高,对于无机半导体LED的研究趋于微型化、阵列化、集成化及柔性化。柔性光电子器件的研究扩展了传统无机半导体光电器件的应用领域,具有柔性化及集成化优势的柔性LED微阵列引起了国内外研究团队广泛关注。柔性LED微阵列通过对器件结构的特殊设计和制备工艺的选择,克服了机械性能的限制,器件具备柔韧性及适应性,具有可挠性好、可贴附在任意曲面或不规则物体表面的特点。本论文以通用型红光AlGaInP-LED外延片作为核心发光材料,在LED发光机理研究的基础上开展了柔性LED微阵列器件的研究,成功设计和制作了柔性LED微阵列器件样品,并进一步研究了柔性LED微阵列器件的散热问题。具体研究内容包括:1.重点总结了LED发光的基本机理、LED的效率评价、效率衰退及其影响因素、LED的电流-电压特性的内部机制及其等效电路;讨论了柔性衬底对LED发光的影响因素。2.比较了聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、PET等柔性材料的特点,选择了聚二甲基硅氧烷作为柔性LED微阵列的连接材料,聚酰亚胺作为柔性基底材料。设计了多层堆叠式垂直柔性LED微阵列器件的基本结构,计算了柔性基底和包覆层的厚度,并分析了器件在弯曲状态下的力学特性;3.优化设计了连接电极结构,并分析了电极结构的可靠性和疲劳性,提出了多通路电极结构。多通路抑制了应变在局部区域的集中,使应力分布分散化,其伸展性和弯曲性相比于等宽度的直线型电极及单通路电极都有了显著提升;4.设计了基于MEMS技术的柔性AlGaInP-LED微阵列的制作工艺流程,重点研究了湿法化学腐蚀、ICP刻蚀、金属沉积、化学机械减薄等工艺方法,完成了高深宽比隔离沟槽的制作、Ga As衬底的减薄、像素间连接电极的和接触点阵列的制作,制备了聚酰亚胺基底的8×8柔性AlGaInP-LED微阵列器件样品;5.分析了LED在光电转换过程的能量损失,并结合柔性LED微阵列器件光电性能的测试结果,分析了影响柔性LED微阵列器件热耗散的因素。聚合物基底的热导率决定了器件的整体是散热能力;厚度为500μm-1000μm的柔性基底有利于热量有效传导;增大LED像素的间距可以防止热量在局部区域的快速积聚;在柔性基底上制作微结构是增强柔性LED微阵列器件热耗散的有效手段。