硅襯底GaN基LED轉(zhuǎn)移前后相關(guān)性能研究.pdf

1、InGaAlN MQW LED發(fā)光器件已在很多領(lǐng)域獲得了廣泛運用，與人們的生活生產(chǎn)息息相關(guān)。藍(lán)寶石襯底和碳化硅襯底InGaAlN MQW發(fā)光器件于十幾年前相繼在日本和美國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并銷往世界各地，它給人們的視覺增添了新的光彩。硅襯底InGaAlN MQW發(fā)光器件近年在中國率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，它圓了全球GaN研究人員多年的美夢。無論是哪種襯底的InGaAlN QW發(fā)光器件，其性能的研究和提高都是永恒的課題。相比之下，硅襯底InGaAlN MQ

2、W LED發(fā)光器件其性能研究的深入程度由于開發(fā)時間較晚，還遠(yuǎn)不及其它兩種襯底的發(fā)光器件的深入程度，因而深入研究硅襯底InGaAlN MQW LED發(fā)光器件的性能顯得很有必要。 本論文用壓焊剝離和鍍制剝離的方法獲得了上下電極結(jié)構(gòu)InGaAlN MQW LED發(fā)光器件并對其光電性能進(jìn)行了一定研究，著重研究了垂直結(jié)構(gòu)硅襯底InGaAlN MOW LED薄膜壓焊轉(zhuǎn)移引入的應(yīng)力問題及其相關(guān)聯(lián)的器件性能問題。本論文主要內(nèi)容如下： 1

3、、第二章研究了垂直結(jié)構(gòu)芯片在不同空間角度上的EL光譜，說明了硅襯底垂直結(jié)構(gòu)的InGaAlN MQW LED的EL光譜中多個峰型來源于干涉現(xiàn)象，干涉峰隨角度的變化情況可以反映P型層及P型歐姆接觸層的狀況。 2、第三章研究了InGaAlN MQW LED薄膜處在外延片上、壓焊到新襯底上、自由支撐薄膜的應(yīng)力狀態(tài)及光電性能的差別，研究結(jié)果表明LED薄膜在襯底剝離轉(zhuǎn)移過程中緩沖層、N型層、P型層、阱層和壘層的應(yīng)力狀態(tài)均會發(fā)生一定程度的變化

4、，從而與其相關(guān)聯(lián)的光電性能也會發(fā)生變化。同時，根據(jù)硅襯底GaN外延片的特點，選擇了一種物理沉積的方法在外延片上鍍制金屬基板，并通過控制鍍制溫度、基板層厚方向的組分分布及熱膨脹系數(shù)分布等方法實現(xiàn)了LED薄膜應(yīng)力狀態(tài)的可控。 3、第四章第一節(jié)用巨大正向電流對垂直結(jié)構(gòu)InGaAlN芯片進(jìn)行較長時間的劇烈老化，研究結(jié)果表明劇烈老化后的器件其阱層、壘層和耗盡層等均會發(fā)生一定程度的變化，從而與其相關(guān)的光電性能也會發(fā)生一定程度的變化。第二節(jié)通

5、過對垂直結(jié)構(gòu)InGaAlN MQW LED長時間加反向偏壓，發(fā)現(xiàn)反向偏置后其光電性能均發(fā)生了明顯的改變，器件性能的改變主要對應(yīng)著內(nèi)部載流子分布的改變。 4、第五章第一節(jié)研究了室溫(300K)和高溫140℃(413K)的垂直結(jié)構(gòu)的InGaAlN MQW LED的EL發(fā)光和正反向I-V特性。第二節(jié)研究了垂直結(jié)構(gòu)InGaAIN芯片從10K至300K各環(huán)境溫度下不同電流密度的EL光譜以及10K和300K環(huán)境溫度下的正反向I-V特性。第三

6、節(jié)將經(jīng)過環(huán)氧樹脂封裝的垂直結(jié)構(gòu)InGaAIN MQW LED表面沙毛，試圖研究其低溫下的發(fā)光及電學(xué)性能，測試了10K和300K兩個環(huán)境溫度下不同電流密度的EL光譜及I-V特性。第四節(jié)研究了30mA正向電流室溫(300K)老化168小時、高溫85℃(358K)老24小時，以及未老化的垂直結(jié)構(gòu)的InGaAlN MQW LED的光電性能。研究結(jié)果表明壓焊金屬層會對LED薄膜的應(yīng)力產(chǎn)生重要影響，在不同溫度不同電流情況下EL發(fā)光來自于不同的阱層，