薄化LED襯底新技術(shù) 有效提升綠光LED光效
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韓國與埃及研究人員采用晶圓薄化技術(shù)以提升氮化物半導(dǎo)體綠光LED的效率安全鏈。參與組織包括韓國全南國立大學(xué)、埃及貝尼蘇韋夫大學(xué)以及韓國光子技術(shù)研究院引領作用。
? ? ? ?薄化的功效是為了減少氮化物半導(dǎo)體架構(gòu)中的殘余壓應(yīng)力(residual compressive stress)加強宣傳,這種應(yīng)力在LED架構(gòu)中對(duì)降低的壓電電場有撞擊效應(yīng)。氮化鎵和藍(lán)寶石之間不同的熱膨脹系數(shù)制成的應(yīng)力器件效率和安,在外延生長工藝?yán)鋮s后會(huì)造成壓應(yīng)力的產(chǎn)生設計能力。
? ? ? ?這種電場效應(yīng)將降低電子和空穴復(fù)合以產(chǎn)生光子的可能性。這種問題在高銦成分(超過20%)的氮化銦鎵(InGaN)合金中更為嚴(yán)重深入開展,而這種合金又是綠光LED所需的提供有力支撐。目前藍(lán)光InGaN LED的效率為50%,而較高銦含量的綠光LED的效率通常低于10%建議。
? ? ? ?這種LED架構(gòu)采用MOCVD在2英寸的C面藍(lán)寶石襯底上生長的品率。該襯底厚度為430μm,并采用傳統(tǒng)工藝整合到240μm x 600μm的LED芯片中不斷發展。
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這種襯底薄化技術(shù)通過采用研磨和軟質(zhì)拋光實(shí)現(xiàn)的積極影響。這些工藝被用于最小化薄化過程中的損壞。在薄化后緊密協作,芯片切割成單個(gè)越來越重要,n型GaN接觸層的晶圓翹曲與殘余應(yīng)力測量顯示,當(dāng)晶圓薄化至200μm和80μm之間時(shí)發揮重要作用,翹曲增加醒悟,應(yīng)力減少。
? ? ? ?20mA注入電流的電致發(fā)光光譜顯示高質量,隨著襯底變薄其電流密度在增加也逐步提升。同時(shí), 200μm和80μm厚度襯底的峰值位置分別從520.1nm (2.38eV)漂移至515.7nm (2.40eV)註入了新的力量。研究人員解釋道:“這些發(fā)現(xiàn)清晰地表明了晶圓翹曲所帶來的機(jī)械應(yīng)力會(huì)改變InGaN/GaN MQW有源區(qū)的壓電電場重要的作用,并可修正能帶值。但去創新,藍(lán)光峰值波長和能量的漂移要?dú)w因于帶隙的提升足夠的實力,帶隙的提升是因?yàn)?InGaN/GaN MQW的壓電電場減少〗Y構!?/span>
? ? ? ?襯底薄化也提升了內(nèi)量子效率(IQE)和光輸出功率多種場景,但不會(huì)降低電流與電壓行為。20mA時(shí)規劃,襯底厚度從200μm到80μm,光輸出功率從7.8mW 增至11.5mW深度。這再一次證明可以降低壓電電場提升性能帶動擴大。20mA情況下,不同襯底厚度 (200μm, 170μm, 140μm, 110μm, 80μm)的前向電壓幾乎恒定在3.4V。
? ? ? ?通用的襯底厚度情況下持續發展,其峰值外量子效率(EQE)從16.3%增加到24%必然趨勢。研究人員將他們的綠光LED的EQE性能與目前最好的半極自支撐GaN襯底數(shù)據(jù)相比較:20.4%在(20-21)方向,18.9%在(11-22)方向創造性。采用半極襯底是 另一種降低GaN LED壓電電場的方式發展的關鍵。但是這種襯底非常昂貴。
? ? ? ?研究人員采用了韓國EtaMax (DOSA-IQE)公司的室溫IQE測量系統(tǒng)規模設備,在至少10mA注入電流時(shí)真諦所在,80μm襯底厚度的最大IQE為92% ,20mA時(shí)競爭力,隨著襯底厚度從200μm降至80μm充分,IQE從58.2% 提升至68.9%。
? ? ? ?通過對(duì)比EQE和IQE集聚,研究人員確定較薄襯底的光萃取效率更高競爭力。光萃取率的提升歸因于藍(lán)寶石襯底吸收的光子減少了,同時(shí)光從器件的藍(lán)寶石邊際逃逸能力提升了狀況。
? ? ? ?最后機製性梗阻,采用相同襯底薄化技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率(WPE)從11.5%提升到17.1%。
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