GaN material sedan 1900-talet sedan 90-talet gradvis i displayen, instruktioner, bakgrundsbelysning och solid state belysning och andra områden som används i stor utsträckning har bildat en enorm marknad. Hittills har galliumnitrid (GaN) -ljusdioder (lysdioder) framställda på tre substrat (safir, kiselkarbid och kisel) kommersialiserats. Under de senaste åren gäller kiselbaserad GaN-baserad LED-teknik. Eftersom kisel (Si) substratet har fördelarna med låg kostnad, stor kristallstorlek, enkel bearbetning och enkel överföring av epitaxialfilm, har den utmärkt prestanda och låg kostnad i kraft-LED-applikation.
Många forskargrupper har odlat GaN epitaxialfilmer på Si-substrat och har erhållit några av enheterna eller har undersökt de Si-baserade GaN-relaterade egenskaperna. Vid framställning av LED överförs GaN-filmen till det nya stödsubstratet för att förbereda den vertikala strukturen hos enheten, jämfört med samma sida av anordningens konstruktion, bättre optisk prestanda.
I detta papper överfördes GaN-epitaxialfilmen odlad på Si-substratet till det kopparbärande substratet, kopparkrombärande substrat och metoden för svetsning genom svetsning till Si-stödsubstratet. Den vertikala strukturen ljusemitterande anordningen erhölls, och de tre typerna av prover utförde en jämförande studie av åldrande.
Experimentera
De experimentella epitaxiella skivorna var en 2in (50,8 mm) blå In GaN / GaN multi-quantum oxid epitaxialskivor odlade på ett kisel (111) substrat av MOCVD, med en chipstorlek på 1000Lm @ 1000Lm och tillväxtmetoden har rapporterats. De epitaxiella skivorna odlade med ugnen framställdes. En av dem överfördes till Si-substratet med hjälp av trycksvetsning och kemisk etsning. Den ljusemitterande anordningen kallades provet A och de andra två elektropläterades och kemiskt etsades. GaN-epitaxialfilmen överfördes till ett pläterat kopparsubstrat och ett elektropläterat koppar-krom-substrat och en ljusemitterande anordning betecknades som Prov B respektive Prov C. Tre prover utöver det epitaxiella filmöverföringsläget och stödja substratet är inte samma, den andra anordningens tillverkningsprocess är densamma.
Som ett resultat av liknande skillnader mellan individer av liknande prover, så valdes proverna A, B, C för det ursprungliga testet representativt för chipet för experiment och testning. Varje chip är ett kärnpaket. Vanligtvis storleken på 1000Lm @ 1000Lm chip driftsström på 350mA, för att påskynda åldring av proverna A, B, C vid rumstemperatur genom likström 900mA. Strömspänning (IV) karakteristisk kurva, elektroluminiscens (EL) spektrum, relativ ljusintensitet hos varje prov vid varje ström mättes före och efter åldring med strömförsörjningen KEITHLEY2635 och spektrometern Compact Array Spektrometer (CAS) 140CT.
resultat och diskussion
IV egenskaper analys
Tabell 1 visar Vf- och Ir-värdena för åldrande vid 80, 150 och 200 timmar före åldring av de tre proven. Åldringsförhållandena är 900mA vid rumstemperatur, där Vf är spänningen vid 350mA och Ir är läckströmmen vid omvänd 10V, Läckströmmen Ir mäts i omvänd 5V, för jämförelsevärden, välj svåra förhållanden, mätt vid omvänd 10V. Figur 1 visar de IV karakteristiska kurvorna hos de åldrade, åldrade 80, 150 och 200 timmar före åldring, såsom visas i figur 1 (a) till (d). Figur 1 (a) visar att A, B, C tre prover har goda IV egenskaper före åldring, öppningsspänningen på ca 2,5V, omvänd 10V ström i storleksordningen 10-9A. Efter åldring 200h var läckströmmen Ir av de tre proven i omvänd riktning betydligt högre än den före åldringen. Tabell 1 visar att läckströmmen för B-provet är den minsta på samma baksida tryck (-10V) efter åldring vid 200 h efter hög ström. A-provet är det andra och C-provet är det största, och med åldringstiden är de tre proverna under samma rygg tryck Läckageströmskillnaden blir större och större. I GaN MQW LED efter åldring av den positiva spänningen ökade något, eftersom den stora strömmen åldras under lång tid så att lokal nötning av nakna n-elektroder (aluminium) resulterade i större kontaktmotstånd. Orsaken till det stora läckaget efter åldring är att bredden på In GaN LED pnjunction-utarmningsskikt bestäms huvudsakligen av p-typ bärarkoncentration. Efter åldring av chipet efter åldring under lång tid, på grund av sönderdelning av Mg-H-komplexet, aktiverades aktivering, vilket ökar p-typ bärarkoncentration, vilket resulterar i minskning av utplåningsskiktet, omvänd förspänning när barriärområdet tunnning, tunnel Uppdelningskomponenterna ökade, omvänd ström ökar; Dessutom ökar chipet efter en lång tid efter åldring, bränsletätheten i kvantbrunnsregionen, defekterna i den motsatta förspänningen och den fällstödda tunnlingen orsakar läckström och värmeledningsförmågan hos proverna av B, A och C minskar i sin tur. Därför är defekterna och fälldensiteten så att läckströmmen hos de tre proven ökar i samma baktryck (som visas i Tabell 1 och Fig. 1).
Studie om åldrande prestanda av 1W Silicon Substrate Blue LED för olika substrat
Fig.1 IV karakteristiska kurvor av tre prover före och efter åldring
Tabell 1 Vf-värden och Ir-värden av de tre proven före och efter åldringen
EL spektralanalys
Figur 2 visar proverna med elektroluminescerande (EL) spektra vid 1,10, 100, 500, 800, 1000 och 1200 mA före och efter 900 timmar kontinuerlig åldring vid 900 mA vid rumstemperatur [Fig. 2 (a1) till (a3)] och tre (fig 2 (b1) till (b3)] visar den fasta linjen i figuren spektret före åldring och den prickade linjen indikerar spektret efter åldring. ) ~ (a3) visar EL-spektret före och efter åldring och EL-spektrumet av strömmen före och efter åldring av de tre proven har ingen uppenbar förändring förutom att toppvåglängden hos den höga strömmen är röd. Figur 2 (b1) ~ (b3) visar att våglängderna för de tre prover före och efter åldring skiljer sig avsevärt från dagens. Våglängderna för B-prover före och efter åldring är nästan identiska med dagens, men först efter åldringen. Det finns en ökning. A, B, C tre prover på grund av skillnaden mellan substratets värmeledningsförmåga är åldring av provtemperaturen inte densamma, så efter åldring av samma strömvåglängddrift C-provmängd, följde ett prov, B-provminimum. Dessutom är på grund av de tre typerna av provsubstrat och chipöverföringsmetoden inte densamma, så att efter överföringen av GaN epitaxialfilm på det nya substratet genom spänningssituationen inte är densamma. Litteraturen visar att dragspänningen hos GaN-skiktet är reducerad och kompressionsspänningen hos kvantbrunnets i GaN-skikt ökas efter att GaN överförts från kiselsubstratet till det nya kiselsubstratet genom svetsning och kemisk etsning. Spänningsavspänningen hos den tunna filmöverföringen är grundligare så att kvantbrunnen utsätts för en större kompressionsspänning och det resulterande polariserade elektriska fältet är större, vilket resulterar i en större lutning av bandet, så att frisättningen av fotoner energi reduceras, utförandet av EL-våglängden längre. Därför trycks A-proverna på kiselsubstratet i E-spektret före och efter åldringen var våglängden av A-provet kortast, C-provet var det andra, B-provet var det längsta och B-provet och C-provet var mycket nära. Figur 2 återspeglar också redshiftet av våglängden för B-provet från liten ström till hög ström före och efter åldring, vilket kan vara relaterat till följande aspekter. Å ena sidan ökar korsningstemperaturen så att GaN-bandgapet blir mindre och våglängden är redshift. Som ett resultat av spänningsavspänningen av B-provet är B-provkvantumbrunnen den mest kompressiva spänningen, så B-provets multikvantbrunnsområde har den starkaste polarisationseffekten och polarisationseffekten ger en stark inbyggd elektriskt fält. Det här elektriska fältet leder till signifikant kvantitet Begränsa Stark-effekten, vilket orsakar en rödskiftning av ljusets våglängd.
Studie om åldrande prestanda av 1W Silicon Substrate Blue LED för olika substrat
Figur 2 tre prover 900mA omgivningstemperaturåldring 168h före och efter EL-spektret [(a1) ~ (a3)] och före och efter åldring av tre slags provvåglängd med strömförändringarna [(b1) ~ (b3)]
Strömström (LI) relation analys
Figur 3 är 350mA ström under provets relativa ljusintensitet med åldringstiden för förhållandet mellan de tre proven är åldrade före ljusintensiteten på 100%. Det framgår av figur 3, A, B, C att tre typer av prover med åldringstiden ökade med den första ökningen och sedan minska vilket prov efter 2 h efter ökningen av ljusintensiteten följt av åldring. Ljusintensiteten började minska, och B, C-proverna åldrades vid 32h, 10h ljusintensitet började minska, och trenden av nedgången långsammare än A-provet. Och kan ses vid rumstemperatur 900mA åldring efter A, B, C tre sampel 350mA under ljusintensiteten har varit maximal och sedan reducerad, reducerade C-prover mest, A gånger blir B-ljusintensitetsvärdet reducerat, men fortfarande större än värdet före åldring. Anledningen till detta fenomen är att den GaN som odlas med MOCVD-metoden har en partiell acceptor Mg som passiveras genom bildandet av Mg-H-komplex med H, och aktiveringshastigheten för Mg är mycket låg, vilket resulterar i en låghålkoncentration. En del av Mg-H-bindningen avbryts så att acceptorn Mg aktiveras, så att hålkoncentrationen ökar, bärarkoncentrationen kan bli mer matchad, ljusstyrkan blir högre. Å andra sidan orsakar åldringen densiteten hos icke-radiella rekombinationscentra såsom dislokationer och defekter i GaN-materialet som sänks, vilket resulterar i en minskning av ljusstyrkan och en minskning av ljusintensiteten. Dessa två mekanismer konkurrerar med varandra. I början av åldrandet dominerar Mg-acceptor-aktiveringsmekanismen, så att intensiteten hos de tre proven ökar med samma ström. Med åldringsprocessen är den icke-radiativa komplexa centrala hyperplasimekanismen dominerande, så den höga åldring efter en tidsperiod efter de tre proven reduceras ljusintensiteten. Skillnaden i ljusfel hos de tre proven kan bero på det faktum att spänningstillstånden för de tre provkvantumbrunnarna och det termiska ledningsförmågan hos det bärande substratet inte är desamma som de för det icke-radiella föreningens centrum.
Figur 3.350mA aktuell relativ ljusintensitet vid rumstemperatur 900mA åldring efter förändring över tiden (100% av ljusintensiteten före åldring)
Slutsats
Resultaten visar att EL-våglängden hos kopparsubstratet är den längsta vid samma ström, eftersom elektropläteringen av anordningen utförs på kiselsubstratet, koppar-substrat och GaN-baserad blå LED-koppar-krom substrat. Efter överföringen till kopparsubstratet är stressavspänningen hos GaN-epitaxialfilmen mer noggrann. Genom åldring av tre olika substrat kan LED-apparater ses att huvudfaktorerna som påverkar LED-pålitligheten kan vara dess spänningsstatus. IV egenskaper, LI egenskaper och EL spektra av de tre substraten före och efter åldring studerades. Resultaten visar att kopparsubstratsenheterna har bättre åldrande
Heta produkter : IP67-lampa , 40W panellampa , DC24V-lampa , smart sensor high bay , LED växer ljus
