Els materials de GaN des del segle XX des dels anys 90 a poc a poc en la pantalla, les instruccions, la llum de fons i l'enllumenat d'estat sòlid i altres camps àmpliament utilitzats, han format un gran mercat. Fins ara s'han comercialitzat diodes d'emissió de llum de nitruro de gal (GaN) preparats en tres substrats (safir, carbur de silici i silici). En els últims anys, la substància de silici GaN basada en la tecnologia LED es refereix. Atès que el substrat de silici (Si) té els avantatges de baix cost, grandària de cristall gran, fàcil processament i fàcil transferència de pel·lícules epitaxials, té un rendiment excel·lent i un baix cost en l'aplicació del dispositiu LED de potència.
Molts grups d'investigació han desenvolupat pel·lícules epitaxials GaN sobre substrats de Si i han obtingut alguns dels dispositius o han investigat les propietats relacionades amb Si basades en Si. En la preparació del LED, la pel·lícula GaN es transfereix al nou substrat de suport per preparar l'estructura vertical del dispositiu, en comparació amb el mateix costat de l'estructura del dispositiu, un millor rendiment òptic.
En aquest article, la pel·lícula epitaxial de GaN creada sobre el substrat Si va ser transferida al substrat de suport de coure, el substrat de suport de coure de coure i el mètode de soldadura mitjançant soldadura al substrat de suport de Si. Es va obtenir el dispositiu d'emissió de llum d'estructura vertical i els tres tipus de mostres es va realitzar un estudi comparatiu de l'envelliment.
Experiment
Les obleas epitaxials experimentals eren un blau de 2 in (50.8 mm) de color blau Les galetes epitaxials de òxid multiquànic GaN / GaN cultivades en un substrat de silici (111) per MOCVD, amb una mida de xip de 1000Lm @ 1000Lm, i el mètode de creixement s'ha informat. Es van preparar les obleas epitaxials cultivades amb el forn. Un d'ells va ser transferit al substrat Si mitjançant soldadura a pressió i gravat químic. El dispositiu emissor de llum es va cridar la mostra A i els altres dos van ser galvanitzats i gravats químicament. La pel·lícula epitaxial de GaN va ser transferida a un substrat de coure platejat i un substrat de coure i cromat galvanitzat, respectivament, i un dispositiu que emetia llum Mostra B i Mostra C, respectivament. Les tres mostres, a més del mode de transferència de pel·lícules epitaxials i el suport del substrat, no són les mateixes, l'altre procés de fabricació del dispositiu és el mateix.
Com a resultat de diferències similars entre individus de mostres similars, es van seleccionar les mostres A, B, C per a la prova inicial, representatives del xip per a experiments i proves. Cada xip és un nucli bàsic. En general, la mida del corrent de funcionament de xips de 1000Lm @ 1000Lm de 350 mA, per accelerar l'envelliment de les mostres A, B, C a temperatura ambient a través de la corrent continu de 900 mA. La intensitat de la llum relativa de cada mostra en cada corrent es va mesurar abans i després de l'envelliment amb la llum elèctrica KEITHLEY2635 i l'espectròmetre Compact Array Espectròmetre (CAS) 140CT.
Resultats i discussió
Anàlisi de característiques IV
La taula 1 mostra els valors Vf i Ir per l'envelliment a les 80, 150 i 200 hores abans de l'envelliment de les tres mostres. Les condicions d'envelliment són 900 mA a temperatura ambient, on Vf és la tensió a 350 mA i Ir és la corrent de fuita al 10V inversa, el corrent de fuita Ir es mesura en 5V invers, per a resultats de comparació, es seleccionen condicions més severes, mesurades a 10V invers. A la figura 1 es mostren les corbes característiques de l'edat de les persones d'entre 80, 150 i 200 anys abans de l'envelliment, tal com es mostra a la figura 1 (a) a (d), respectivament. La figura 1 (a) mostra que les mostres A, B, C tres tenen bones característiques IV abans de l'envelliment, la tensió d'obertura d'uns 2.5V, la inversió 10V actual en l'ordre de 10-9A. Després de l'envelliment de 200 hores, el corrent de fuga Ir de les tres mostres en la direcció inversa va ser significativament més gran que abans de l'envelliment. La Taula 1 mostra que la intensitat de fuga de la mostra B és la més petita a la mateixa part posterior pressió (-10V) després de l'envelliment a 200 hores després de l'alta corrent. La mostra A és la segona, i la mostra C és la més gran, i amb el temps d'envelliment, les tres mostres es troben sota la mateixa esquena pressió La diferència de corrent de fuga és cada vegada més gran. In GaN MQW El LED després de l'envelliment de la tensió positiva augmenta lleugerament, ja que el gran envelliment actual durant molt de temps fa que l'oxidació local de l'elèctrode n (elèctric) produeixi una major resistència de contacte provocada. El motiu de la gran fuita després de l'envelliment és que l'amplada de l'entrada GaN LED La capa d'esgotament de la pnjunció es determina principalment per la concentració de portadora del tipus p. Després de l'envelliment del xip després de l'envelliment durant molt de temps, a causa de la descomposició del complex Mg-H, l'activació, augmentant la concentració de la portadora de tipus p, que va provocar una disminució de la capa d'esgotament, el biaix invers quan la zona de barrera es va diluir, Els components de la ruptura augmenten, augmenta el corrent invers. A més, el xip després d'un llarg temps després de l'envelliment, la densitat de defectes de la regió del pou quàntic augmenta, els defectes en el biaix invers i el túnel assistit per trampa provoquen un corrent de fuita i la conductivitat tèrmica de les mostres de B, A i C disminueix al seu torn. Per tant, els defectes i la densitat de trampa, de manera que la intensitat de fuga de les tres mostres augmenta en la mateixa contrapresión (com es mostra a la Taula 1 i la Figura 1).
Estudi sobre l'envelliment del rendiment del substrat de silicona 1W LED blau per a diferents substrats
Fig.1 IV corbes característiques de tres mostres abans i després de l'envelliment
Taula 1 Valors Vf i valors Ir de les tres mostres abans i després de l'envelliment
Anàlisi espectral EL
La figura 2 mostra els espectres electroluminescents (EL) de les mostres a 1,10, 100, 500, 800, 1000 i 1200 mA abans i després de 900 hores d'envelliment continu a 900 mA a temperatura ambient [Fig. 2 (a1) a (a3)] i tres (Fig. 2 (b1) a (b3)], la línia sòlida a la figura mostra l'espectre abans de l'envelliment, i la línia de punts indica l'espectre després de l'envelliment. ) ~ (a3) mostra l'espectre EL abans i després de l'envelliment, i l'espectre EL de l'anterior i després de l'envelliment de les tres mostres no té un canvi obvi, excepte que la longitud d'ona màxima de l'alta corrent és vermella. La figura 2 (b1) ~ (b3) mostra que les longituds d'ona de les tres mostres abans i després de l'envelliment són significativament diferents de les actuals. Les longituds d'ona de les mostres B abans i després de l'envelliment són gairebé les mateixes que les del corrent, però només després de l'envelliment hi ha un augment. A, B, C tres mostres a causa de la diferència entre la conductivitat tèrmica del substrat, l'envelliment de la temperatura de la mostra no és el mateix, per la qual cosa després de l'envelliment, la mateixa longitud de l'ona de corrent de la deriva C màxim de la mostra, es va seguir una mostra mínima de la mostra B. A més, a causa dels tres tipus de substrat de la mostra i el mètode de transferència de xips no és el mateix, de manera que després de la transferència de la pel·lícula epitaxial de GaN sobre el nou substrat per la situació d'estrès no és el mateix. La literatura mostra que l'estrès de tensió de la capa GaN es redueix i l'estrès compressiu del pou quàntic en la capa GaN s'incrementa després que el GaN es transfereix del substrat de silici al nou substrat de silici mitjançant soldadura i gravat químic. La relaxació de l'estrès de la transferència fina de la pel·lícula és més completa, de manera que el pou quàntic es sotmet a una major tensió compressiva, i el camp elèctric polaritzat resultant és més gran, resultant en una major inclinació de la banda, de manera que l'alliberament dels fotons Energia es redueix, el rendiment de la longitud d'ona EL més llarg. Per tant, les mostres A es van imprimir sobre el substrat de silici en l'espectre E abans i després de l'envelliment, la longitud d'ona de la mostra A era la més curta, la mostra C era la segona, la mostra B era la més llarga, i la mostra B la mostra C estava molt a prop. La figura 2 també reflecteix el canvi de color vermell de la longitud d'ona de la mostra B a partir de corrents de corrent petita a alta abans i després de l'envelliment, que pot estar relacionat amb els aspectes següents. D'una banda, la temperatura de la unió augmenta de manera que el buit de la banda de GaN es fa més petit i la longitud d'ona és el canvi de color vermell. Com a resultat de la relaxació de l'estrès de la mostra B, el pou quàntic de la mostra B és l'estrès més compressiu, de manera que la regió de pou multi-quantum de la mostra B té l'efecte de polarització més forta i l'efecte de polarització produeix un fort component incorporat camp elèctric. Aquest camp elèctric produeix un límit quàntic significatiu de l'efecte Stark, provocant un canvi de color vermell de la longitud d'ona de la llum.
Estudi sobre l'envelliment del rendiment del substrat de silicona 1W LED blau per a diferents substrats
Figura 2 tres mostres 900mA temperatura ambient en envelliment 168h abans i després de l'espectre EL [(a1) ~ (a3)] i abans i després de l'envelliment tres tipus de longitud d'ona de mostra amb els canvis actuals [(b1) ~ (b3)]
Anàlisi de la relació de corrent (LI)
La figura 3 és actual de 350 mA sota la intensitat de llum relativa de la mostra amb el temps d'envelliment de la relació entre les tres mostres abans de la intensitat de la llum del 100%. Es pot veure a partir de la Figura 3, A, B, C tres tipus de mostres amb el temps d'envelliment augmentat amb el primer augment i després reduir, que mostra després de 2 hores després de l'augment de la intensitat de la llum, seguit de l'envelliment. disminució i B, les mostres de C van ser envellides a les 32h, 10h la intensitat de la llum va començar a disminuir, i la tendència de disminució més lenta que la mostra A. I es pot observar a temperatura ambient 900mA després de l'A, B, C, tres mostres de 350 mA sota la intensitat de la llum, ha estat un màxim i reduït, les mostres C es van reduir més, A vegades, es redueix la intensitat de la llum de la mostra B, però encara més gran que el valor abans de l'envelliment. El motiu d'aquest fenomen és que el GaN cultivat pel mètode MOCVD té un acceptor parcial Mg passivat per la formació del complex Mg-H amb H, i la taxa d'activació de Mg és molt baixa, resultant en una concentració de forats baixos. Una part del vincle Mg-H s'interromp perquè l'activador Mg s'activi, de manera que la concentració del forat augmenta, la concentració de l'operador es pot adaptar, l'eficiència lluminosa augmenta. D'altra banda, l'envelliment provoca la disminució de la densitat dels centres de recombinació no radiant, com ara les dislocacions i els defectes del material de GaN, que disminueixen l'eficiència lluminosa i disminueixen la intensitat de la llum. Aquests dos mecanismes competeixen entre ells. Al principi de l'envelliment, el mecanisme d'activació Mg-acceptor domina, de manera que la intensitat de les tres mostres augmenta amb el mateix corrent. Amb el procés d'envelliment, el mecanisme d'hiperplàsia del centre complex no radiatiu és dominant, de manera que l'envelliment de corrent elevat després d'un període de temps després de les tres mostres es redueixen la intensitat de la llum. La diferència en la falla lumínica de les tres mostres pot deure's al fet que els estats d'estrès dels tres pous quàntics de mostra i la conductivitat tèrmica del substrat de suport no són els mateixos que els del centre compost no radiatiu.
Figura 3.350 mA intensitat lumínica relativa actual a temperatura ambient 900mA en procés d'envelliment després del canvi en el temps (100% de la intensitat lumínica abans de l'envelliment)
Conclusió
Els resultats mostren que la longitud d'ona EL del substrat de coure és el més llarg en la mateixa corrent, ja que l'electrodeposició del dispositiu es realitza sobre el substrat de silici, el substrat de coure i el LED blau basat en el suport de coure i crom. Després de la transferència al substrat de coure, la relaxació de l'estrès de la pel·lícula epitaxial GaN és més completa. A través de l'envelliment de tres dispositius diferents de substrat LED es pot veure que els principals factors que afecten la fiabilitat del LED poden ser el seu estat d'estrès. Es van estudiar les característiques IV, les característiques LI i els espectres EL dels tres substrats abans i després de l'envelliment. Els resultats mostren que els dispositius de substrat de coure tenen un millor envelliment
Productes més populars : llum IP67 , llum de panell de 40W , làmpada DC24V , sensor intel·ligent d'alta baia , LED creix la llum
