硅衬底蓝光LED P层厚度优化及其应力研究

被引量 : 0次 | 上传用户:yxx1314521
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,GaN基半导体器件尤其是InGaN/GaN LED在薄膜生长以及光电器件制备等方面取得多项重大技术突破,已广泛用于各种显示和背光等领域,半导体照明市场已经启动。然而要想进入巨大的普通室内照明市场,还必须提高LED发光效率和可靠性,并降低成本。Si衬底GaN外延技术与垂直结构LED芯片制备技术的结合能同时满足以上三点要求,前景诱人。首先,薄膜型垂直结构芯片可以采用反射镜和表面粗化等工艺获得较高的出光效率,且垂直结构,电流注入比较均匀,导热性好,器件可靠性高;其次,制造薄膜芯片,需要去掉原生长衬底,常用的蓝宝石衬底通常采用激光剥离,但目前激光剥离技术仍面临成本高、良率低等问题,而Si衬底则可以采用湿法腐蚀去除,成本低且技术成熟;除此之外,硅衬底还具有价格便宜、易得大尺寸等优势。与蓝宝石衬底相比,Si衬底GaN基LED还是一种新产品,关于其外延及芯片制造过程的优化设计等还有很大的发展空间。本文对Si衬底垂直结构GaN基LED的p-GaN厚度优化进行了系统研究,并研究了垂直结构芯片制造过程中LED薄膜应力的变化,主要获得了以下研究成果:1、对于未表面粗化的芯片,垂直结构GaN基LED可以被看成一个由GaN-封装材料界面与金属反射镜构成的平面F-P长腔,对于蓝光LED其腔长指数约为40。本文在此基础推导了垂直结构LED芯片光提取效率的计算方法。此模型对于深入理解硅衬底倒装LED的出光过程、提高光提取效率具有重要指导意义。2、P-GaN厚度对未表面粗化的垂直结构LED的辐射模式和光提取效率有很大影响,通过优化p-GaN厚度可以有效提高光提取效率。另外,LED芯片所用金属反射镜的材料也会影响最佳的p-GaN厚度。本论文经实验和理论分析得到,对于以Ag、Al或Pt为金属反射镜的垂直结构LED,其最佳p-GaN厚度分别为0.69λn、0.75λn、0.73λn。因此,在优化p-GaN厚度时,一定要注意所用金属反射镜的材料。3、优化p-GaN厚度时,不能只考虑点测得到的垂直方向的光强,更重要的是考虑芯片总的出射光功率。我们发现光功率随p-GaN厚度的变化曲线与点测的法向光强随p-GaN厚度的变化曲线趋势相同,但输出光功率对应的p-GaN最佳厚度比法向光强对应的最佳值约大150A。4、在Si衬底垂直结构GaN基LED芯片制造过程中,LED薄膜应力状态随制备过程发生变化。原生长在硅衬底上的外延膜处在张应力状态,通过图形化衬底表面使之分割成独立的芯片区域,可以减小应力。当芯片尺寸较小时,外延膜的应力较小,芯片尺寸增大,张应力增大。通过把外延衬底去除,并把薄膜转移到新的支撑衬底,可以释放或部分释放外延膜内残余张应力,芯片尺寸较小的外延片,转移后LED薄膜甚至已处在压应力状态;N面粗化可以有效的释放薄膜应力,无论是张应力还是压应力;去边可以释放一定的张应力,芯片尺寸越大,去边步骤释放的张应力愈大。此研究结果对芯片制造过程的优化设计具有重要指导意义。以上研究结果已在本单位863计划相关课题研究和相关产业化过程中得到应用,取得了较好的效果。
其他文献
当前,以欧洲为中心的现代法治主义国家掀起的关于ADR机制研究的风潮,逐渐波及到我国。人民调解制度是ADR机制的重要组成部分,也是独具中国文化代表性和中国文化韵味的“东方
<正>一、京津冀产业发展的主要特点第一,经济技术基础雄厚。京津冀地区经济发达,工业发展历史悠久,是我国重要的产业基地之一。截至2012年,京津冀规模以上工业企业资产达8316
本文首先回顾了管理型机场的发展,然后在总结国内外典型机场非航业务特点的基础上,探索了机场非航业务发展的可行路径,以期为我国机场非航业务的发展提供借鉴。
城市地下管线规划管理工作是城市规划管理体系中的有机组成部分,相对于地上项目实施管理机制的日臻完善,地下管线规划管理机制还存在若干不足。本文从规划实施管理的角度入手
新型城镇化进程中的城乡建设用地可持续利用与管理是社会各界关注的热点问题。从土地利用转型视角将城乡建设用地作为一个整体探索其综合研究途径,合理评判区域城乡建设用地
长江经济带建设是国家战略,推动长江经济带发展必须依托黄金水道完善现代综合交通运输体系,充分发挥交通运输的基础保障和先导作用。本文在全面总结长江经济带综合交通运输体
本文认为新时期我国交通运输发展重心应向综合转移,需要研究树立符合国情的交通运输发展价值观,确立体现交通运输综合发展的新战略,促进交通运输基础设施与服务一体化发展,创
品牌协同已经成为企业在品牌建设方面一种重要的营销选择。品牌协同能够克服单个企业资源和能力有限的困难,发挥知名品牌对小品牌、全国品牌对地区品牌的带动作用;能够有效整
我国是高等教育考试的大国,高等教育担负着调节社会利益分配、保证社会公平、促进社会和谐的重任。一方面,政府作为高等教育招生考试的组织者和管理者,其行为实施的是否适当,
随着素质教育和基础教育课程改革的实施、《体育与健康课程标准》的颁布、“七号文件”的出台,这无一不是对中小学体育教师的质量提出更高的要求。从培养目标来看,高等学校体