GaN 材料表示、指示、バックライトと固体照明、広く使用されているその他のフィールドに徐々 に 90 年代以来 20 世紀以降は、巨大な市場を形成しています。今までは、ガリウム窒化物 (GaN) 発光ダイオード (Led) (サファイア、炭化ケイ素、シリコン) 3 つの基板上に作製したが実用化されています。近年では、シリコン基板 GaN ベースの LED 技術の懸念。シリコン (Si) 基板に低コストのある大きな結晶サイズ、簡単処理およびエピタキシャル薄膜の転送の利点があるため電源 LED デバイス アプリケーションで優れたパフォーマンスと低コストがあります。
多くの研究グループは Si 基板上 gan エピタキシャル成長しているデバイスの一部を取得や Si ベース GaN 関連特性を検討しました。LED の作製、GaN 膜がデバイスの良い光学性能の構造の同じ側と比較してデバイスの垂直構造を準備する新しい支持基板に転送されます。
この稿では Si 基板上に成長した GaN エピタキシャル膜は銅の支持基板、基板と基板を支える Si への溶接による溶接法を支える銅クロムに移った。鉛直構造発光デバイスを取得した、3 種類のサンプルの経年変化に関する比較研究を実施しました。
実験
実験的エピタキシャルウェハされた、2 インチ (50.8 mm) の青 GaN/GaN 多重量子酸化物エピタキシャル結晶、mocvd 法によるシリコン (111) 基板上に成長したチップを搭載した 1000Lm、@ 1000Lm と成長法のサイズが報告されています。エピタキシャルウエハ成長炉を用意しました。それらの 1 つは圧接と化学エッチングによる Si 基板に移されました。発光デバイス サンプル A とよばれ、他の 2 つは電気めっきされ、GaN エピタキシャル膜はそれぞれ、メッキの銅基板、めっきのクロム銅基板に移され、発光性を化学的にエッチングデバイスは、それぞれサンプル B とサンプル C に紹介された.エピタキシャル フィルムに加えて 3 つのサンプル転送モードと同じではない基板を支持、その他のデバイスの製造プロセスは同じです。
類似した試料の個体間の同様の違い、結果だからサンプル A、B、C、最初のテストでは、選ばれた実験用のチップの代表およびテスト。各チップは、裸のコア パッケージです。通常動作サンプル A、B、C DC 現在 900 ma を室温での老化を加速するために、350 ma の電流 1000Lm チップ @ 1000Lm のサイズです。電気モーターの電流-電圧 (I-v) 特性曲線o電源 KEITHLEY2635 とコンパクトな分光器と高齢化の前後に発光 (EL) スペクトル、各電流の各サンプルの相対光強度を測定しました。 配列 分光器 (CAS) 140 CT。
結果と考察
-V 特性解析
表 1 Vf および Ir 値を示します加齢 80、3 つのサンプルの高齢化の前に 150 と 200 時間。エージング条件、室温、Vf が 350 ma と Ir の電圧で 900 ma はリバース 10 v での電流、漏れ電流 Ir は比較結果の逆の 5 v で測定、リバース 10 v での測定のより深刻な条件を選択します。図 1 を示しています私は V 高齢者、高齢者の 80 の特性曲線 150 200 時間エージング前、にそれぞれ (d) 図 1 (a) に示すように。A、B、C の 3 つのサンプル図 1 (a) ショー、開放電圧約 2.5 v、逆 10 v 10-9 a の順序で現在の高齢化する前に良い V 特性があります。200 h を高齢化後漏れ逆方向の 3 つのサンプルの現在の Ir だった高齢化前に、に比べ有意に高かった。表 1 に示す B サンプルのリーク電流が同じで最も小さい 圧力 (-10 v) 高電流後 200 時間エージング後。A サンプルは、2 番目と C のサンプルは、最大とエージング時間と 3 つのサンプルは同じバック 現在の差は大きくなっている漏れを圧力と大きい。で GaN MQW 長時間エージング大電流より大きい接触抵抗の結果裸 n 電極 (アルミ製) の局所的酸化が発生したため、肯定的な電圧の高齢化が若干増加した後を導いた。経後大の漏れの理由での幅は、 GaN LED 方法空乏層は、p 型キャリア濃度によって主に決定されます。チップの活性化、増加、p 型キャリア濃度を作る Mg H 複合体の分解のための長い時間のエージング後のエージング後縮小、空乏層で生じる逆バイアス時間伐、トンネル障壁エリア内訳コンポーネント増加、逆電流が増加します。また、高齢化、量子井戸地域増加、逆バイアスおよびトラップ支援トンネリング原因リーク電流の欠陥の欠陥密度の後の長い時間後チップと B のサンプルの熱伝導率、A と C がで減少します。電源を入れます。したがって、欠陥とトラップ キーを押して 3 つの漏れ電流 (表 1 と図 1 に示すように)、同じ背圧の増加のサンプルします。
高齢化に関する研究 1 w シリコン基板青のパフォーマンスが異なる基板用 LED
高齢化の前後に 3 つのサンプルの図 1 - V の特性曲線
表 1 Vf 値Ir 値高齢化の前後に 3 つのサンプルの
EL スペクトル解析
図 2 1, 10 でサンプルのエレクトロルミネ センス (EL) スペクトルを示しています 100、500、800、1000、1200 mA 900 で継続的な高齢化の 900 時間の前後に常温 [図 2 (a1) (a3)]、3 mA (図 2 (b1) (b3) に]、図の実線は t高齢化と点線の前に彼のスペクトルは、高齢化後スペクトルを示します。図 2 (a1) ~ (a3)前に、と後、その高電流のピーク波長は赤以外 3 つのサンプルの高齢化の明らかな変更があるありません前に、高齢化後の EL スペクトルと現在の EL スペクトルを示しています。図 2 (b1) ~ (b3) 高齢化の前後に 3 つのサンプルの波長が現在のそれらと大幅に異なることを示しています。B サンプル高齢化前後の波長は、現在のものとほぼ同じですが、エージング後にのみ増加があります。A、B、C 3 つの基板の熱伝導率の違いによるサンプル、サンプル温度の高齢化は、同じではありません、同じ現在波長ドリフト C を高齢化後サンプルの最大、続いて、サンプル B サンプルの最小値。さらに、サンプル基板とチップの 3 つの種類のための転送方法はない同じ、GaN の転送後、応力状態によって新しい基板上エピタキシャル膜がない同じ。文献を示す GaN 層の減少の引張応力と圧縮応力、量子のでよくGaN をシリコン基板から溶接と化学エッチングによるシリコン基板に転送後、GaN 層が増加します。薄膜転送の応力緩和がより徹底した、電場が大きい、バンドのより大きい傾斜の結果、量子はよく大きな圧縮応力を受けるが、結果偏波は、光子のリリースエネルギーを減らし、長くエル波長のパフォーマンス。したがって、A サンプルは前に電子スペクトルのシリコン基板に印刷されたと経年変化後 A サンプルの波長は最も短い C サンプル 2 番目、B サンプルは、最長、B サンプルと C のサンプルは非常に近かった。図 2 はまた前に大電流を小電流から B サンプルの波長の赤方偏移を反映し、経年変化後は次の側面に関連することがあります。一方、GaN のバンド ギャップが小さくなり、波長が赤方偏移は、接合部温度が増加します。B 試料の応力緩和の結果として B サンプル量子も、最も圧縮応力 B サンプルの多重量子井戸地域が最強の分極効果と分極効果が強力な内蔵電界を生成します。この電界は、重要な量子限界シュタルク効果を光の波長の赤方偏移の原因につながります。
高齢化に関する研究 1 w シリコン基板青のパフォーマンスが異なる基板用 LED
図 2 3 サンプル老化 168 h の EL スペクトルの前後に 900 ma 周囲温度 [(a1) ~ (a3)] 前後と現在の変更サンプル波長の 3 種類の老化 [(b1) ~ (b3)]
電源電流 (L-私) 関係の分析
図 3 は、350 ma の関係 3 つのサンプル間のエージング時間とサンプルの相対光強度の下で現在は 100% の光量の前に高齢者です。それは図 3、A、B から見ることができます、最初の増加高齢化とともにサンプルの C 3 種類を高め、減らすには、光強度を高齢化が続く光強度の増加が減少し始めた後 2 時間後、A サンプル、B、C サンプルは 32 h で熟成された、10 h 光強度低下、と A サンプルより遅い低下の傾向を始めた。見ることができると A、B の後の部屋の温度 900 ma 老化で光の強度の下で 3 つのサンプル 350 ma の C 最大され、減少、C サンプルほとんど、A 時間の短縮、B サンプル光の輝度値は減少、しかし、まだ老化前に、の値より大きい。この現象の理由は、MOCVD 法により成長した GaN は部分的なアクセプタ Mg H H、複合体の形成によるパッシベーション Mg Mg の活性化率が非常に低く、低ホール濃度が濃きます。ホール濃度が増加するように Mg アクセプタがアクティブ化されるように Mg H 結合の一部を中断キャリア濃度がより一致になるが、発光効率が高くなります。その一方で、高齢化は、発光効率と光の強度の減少の結果、下がるべき GaN 材料の転位などの欠陥の非輻射再結合中心密度を発生します。これらの 2 つのメカニズムは互いと競います。高齢化の先頭 Mg 受容体活性化機構は同じ現在の 3 つのサンプルの強度が増加するよう、支配します。老化プロセスには、支配的な 3 つのサンプルの後の時間の期間の後高の現在高齢化が、非輻射複合センター過形成機構の採用は、光強度を低減しました。3 サンプルの量子井戸構造の応力状態と支持基板の熱伝導率は非発光化合物中心のものと同じではありませんという事実のために 3 つのサンプルの光障害の違いがあります。
図 3、350 ma 現在相対照度室内温度 900 ma でエージング (老化前に、の光の強度の 100%) を時間をかけて変更後
結論
結果表示銅基板のエルの波長は同じ現在、最長シリコン基板、銅基板、銅クロム基板 gan 系青色 LED デバイスの電気めっきされます。銅基板への転送後、GaN エピタキシャル膜の応力緩和の詳細です。3 つ異なる基板 LED の高齢化によって、その応力状態を LED の信頼性に影響を与える主な要因がありますをデバイスに見ることができます。-V の特性、L-私特性と高齢化の前後に 3 つの基板の EL スペクトルを調べた。結果表示より高齢化がある銅基板デバイス
ホット製品:IP67 ランプ,40 w パネルのライト,DC24V ランプ,スマート センサ高湾,LED の成長ライト
