GaN基LED的可靠性研究.pdf

1、氮化鎵基發(fā)光二極管(LED)以其優(yōu)越的長壽命、低功耗、無污染等優(yōu)點，已成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點。而隨著其在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，LED的光衰、可靠性等問題日益凸顯，成為制約其長遠發(fā)展的重要因素。國內(nèi)在LED可靠性研究方面開展的工作比較少，較多機構(gòu)以及企業(yè)對于LED的老化行為研究，主要是通過較大測量電流（如20mA/30mA等）下的電學性能表征來實現(xiàn)，而在小測量電流(1mA等)下的LED老化前后的電學行為分析，相關(guān)報道較少，本文從外延

2、角度出發(fā)，系列考察老化前后不同芯粒在不同測量電流下的電學特性差異，建立了一種非破壞性的老化機理分析機制，通過小測量電流下的電應(yīng)力老化分析，研究器件內(nèi)部的退化機制。在此基礎(chǔ)上，對外延結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整，改善LED的老化性能。圍繞可靠性主題，本文的工作內(nèi)容及取得的主要成果如下:
　　以GaN綠光外延結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，選取不同漏電大小的芯粒進行加速老化實驗，研究它們在不同加速電流、測量電流下光輸出曲線、I-V曲線、正反向電學性能等光電參數(shù)的變化

3、趨勢，實驗結(jié)果表明，對于光輸出曲線，不論老化電流大小，在小測量電流下得到的光衰效應(yīng)較大測量電流顯著;光衰減程度隨老化電流增大而加劇。在正向電流應(yīng)力下，芯粒的反向電性能呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，小漏電芯粒的惡化程度較大漏電顯著，小漏電樣品隨老化時間增多的缺陷主要體現(xiàn)為簡單的漏電行為。
　　在此基礎(chǔ)上，進一步選取不同波段的LED樣品進行電應(yīng)力老化試驗，并對它們老化前后的電學行為加以比較，發(fā)現(xiàn)藍光與綠光樣品經(jīng)過60mA電流老化424小時后，其

4、電學性能表現(xiàn)出一定的共性與差異性:在小測量電流下，綠光樣品的光衰減幅度較藍光樣品大～9％;而在較大測量電流(20mA)下，藍光與綠光樣品的光衰減幅度基本相同(18％)。同時，藍綠光樣品的正向電學性能隨老化時間的變化幅度基本一致，反映出它們相似的退化機制，藍光樣品老化后增多的缺陷主要體現(xiàn)為非輻射復(fù)合中心，而綠光樣品在電應(yīng)力作用下增多的缺陷大部分體現(xiàn)為簡單的漏電行為，而并非貢獻于非輻射復(fù)合中心。進一步對藍綠光的外延結(jié)構(gòu)進行分析比對，結(jié)果表明