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    高功率GaN基LED器件的研究现状与发展(第4页)
    ——海峡两岸第十六届照明科技与营销研讨会论文
    来源:中国照明网 作者:孙永健 张国义 陈志忠 于彤军 康香宁 浏览:2572人次 发布:2009-12-07
    注:其他网站转载须注明出处,转载而不注明出处者,一经查实,将追究其法律责任
      自从1962年美国通用电气公司的Holonyak博士发明了世界上第一支发光二极管(LED)[1]以来,使LED发出全部颜色可见光的努力就没有停止过。 AlGaInP材料制成的LED可以覆盖从红光(650nm)到黄光(580nm)的范围。1993年,日本的Nakamura解决了p型GaN的掺杂问题,成功研制出了GaN基蓝光LED,在此基础上采用AlGaInN制作的LED光谱覆盖了从近紫外(380nm)到绿光(530nm)的范围[2]。

      2.3 自支撑厚膜LED器件
       Micro-area 激光剥离技术可以解决激光剥离边缘效应所带来的界面损伤问题,并且大大简化了激光剥离制备垂直结构LED器件的工艺步骤。Micro-area激光剥离技术对于器件反向漏电的问题也有一定的作用。但是,激光剥离后器件反向漏电的增加主要是因为激光剥离瞬时的高温以及应力释放所引起的。从根本上解决这个问题应该是激光辐照区域远离LED器件有源区,降低有源区在激光剥离过程中的温度,减少其所承受的应力释放。因此,从这个角度分析,改变器件结构势在必行,增加器件厚度应该不失为一个较好的选择。

      就此,我们提出并设计了33微米无衬底自支撑厚膜LED器件,如图5(a),(c)所示[21]。选择33微 米,首先是因为这样的厚度应该可以将激光辐照区域对有源区的影响降到最低,另外33微米也足够实现自支撑。为了说明厚膜自支撑LED器件的优势,我们对比制作了4微米薄膜垂直结构LED器件(80微米铜衬底),如图5(b)所示。

      通过对比电学特性可以看到(图5.(d)所示),当器件处在反向电压时,对于相同外延片生长工艺的两个器件,33微米的free standing厚膜无支撑VSLEDs器件在-5V时的反向漏电流为8×10-9A,而Cu衬底上的薄膜VSLEDs器件在-5V时的反向漏电流高达2×10-6A。这说明free standing厚膜无支撑VSLEDs器件经过了激光剥离的过程后反向漏电增加的问题得到了很好的改善。加大GaN外延层厚度,是有源层远离激光吸收GaN分解的地点,实现了将激光剥离对LED器件量子阱的影响降到最小的目的。

      而从两器件相对L-I特性的对比(图5.(e)所示),Cu衬底的薄膜VSLEDs器件从诸如很小的注入电流开始一直到500mA,其光功率一直比33微米的free standing厚膜无支撑VSLEDs器件要低。33微米的free
    standing厚膜无支撑VSLEDs器件的最大光功率是Cu衬底薄膜VSLEDs器件的1.3倍。

    中国照明网技术论文·LED照明

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      Cu衬底的薄膜VSLEDs器件能够在注入电流到达500mA时,光功率仍然不衰减,主要要归功于Cu衬底的高的热导率,80微米厚的Cu衬底的热阻只有0.2K/W,而对于33微米的free standing厚膜无支撑VSLEDs器件,由于没有衬底,其33微米的体材料所带来的热阻也只有0.15到0.2K/W,这也是器件能够在大电流下高效运转的根本原因。

      从上面的结果可以看出来,厚膜自支撑垂直结构LED器件对于薄膜导热衬底垂直结构LED器件,明显的改善了其反向漏电,并且光功率在高功率注入下还有所提高。因此,厚膜自支撑垂直结构LED器件的表现是值得期待的,其很有可能成为未来高功率GaN基LED器件结构的发展方向。

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      3、结论

      综上,GaN基LED器件在照明领域取得了前所未有的发展,然而,随着市场对高功率高亮度LED器件需求的不断增大,传统的平面电极结构LED器件由于其较差的散热性能和电流拥挤等关键问题使其在高功率LED器件的发展中遇到了瓶颈。由激光剥离技术制备的垂直结构GaN基LED器件以其优越的散热性能和电流扩展能力,在GaN基高功率LED器件的结构发展中占的了先机。但是,传统KrF激光剥离技术所带来的界面损伤和激光剥离垂直结构器件的反向电流增加都成为了困扰垂直结构LED器件发展的关键问题。Micro-area YAG激光剥离技术的发明以及free standing厚膜无支撑LED器件结构的提出解决了界面损伤并很大程度上改善发了反向漏电增加的问题,因此,采用Micro-area YAG激光剥离技术制备厚膜自支撑LED垂直结构LED器件很可能成为未来高功率LED器件结构的发展方向。

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      参考文献
      [1] N. Holonyak, Jr. and S. F. Bevaqua, Appl. Phys. Lett. 1, 82 (1962).
      [2] Nakamura S, Senoh N, Iwasa N, et al. Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters 34 (7A): L797-L799 (1995)
      [3] S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, Appl. Phys. Lett. 64, 1687 (1994).
      [4] M. Hashimoto, H. Amano, N. Sawaki, and I. Akasaki, J. Cryst. Growth. 68, 163 (1984).            [5] 以下略

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    GaN基 LED器件 照明
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    中照网网友 在2021-1-11 9:45:39发表 
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    中照网网友 在2018-6-6 17:54:50发表 
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    中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表 
    伟然科技照明
    中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表 
    这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
    中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表 
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