论文部分内容阅读
GaN是一种直接带隙半导体材料,由于其优良的物理和化学性质,近年来在半导体领域很受重视,取得了很大的成就,已广泛应用于信息显示、固态照明和光电子器件等领域。Si基GaN容易与传统的Si微电子工艺相结合,成本低廉,有望解决Si的发光问题。近几年来,Si衬底GaN基LED材料已取得很大的研究进展,进入产业化阶段。但与蓝宝石衬底GaN基LED器件相比还有一定差距,仍需做深入研究与分析。本论文主要对Si衬底GaN基蓝光LED芯片在500mA大电流下老化后的光电性能及抗静电性能进行了研究。获得了如下一些有意义和部分有创新性的结果;1.研究了同种外延片生产的、不同n层刻蚀深度的Si衬底GaN基LED蓝光芯片的不同光电性能。通过在500mA大电流下对未切割芯片(大小为200μm×200μm)进行老化试验,发现刻蚀深度为0.8μm和1.2μm的芯片相对于刻蚀深度为0.5μm的芯片,其正向电压更低且光强衰减更慢,随老化时间的变化抗静电性能更稳定;刻蚀深度为0.8μm的芯片抗静电性能强于刻蚀深度为1.2μm的芯片。2.研究了转移衬底时采用不同的Si基板厚度对Si衬底GaN基LED芯片光电性能的影响。通过对未切割的芯片(大小为300μm×300μm)进行实验,结果发现,相比基板厚度为200μm的芯片,基板厚度为100μm的芯片工作电压较低,光强高;抗静电能力也较好。这可能与Si本身的性质有关。3.在Si衬底GaN基LED上生长SiO2和SiNx用作钝化膜,结果发现,用SiO2钝化后,样品芯片(300μm×300μm)各项性能趋于平稳;用SiNx作钝化膜的样品芯片(大小为200μm×200μm)光强降低很多。4.在500mA大电流下对未切割芯片(大小为200μm×200μm)进行老化,发现芯片的抗静电能力先下降后升高,并且随着老化时间的增长,曲线出现叉分点;对同种芯片封装后的LED在30mA、40mA、50mA和70mA下老化,发现了相同的现象。对于芯片老化最初一段时间内,抗静电能力下降至500V的现象,我们经过研究发现,芯片下降至500V所需的时间与所加电流的大小有关,并且两者呈指数关系。5.在实验中发现,若让芯片(大小为200μm×200μm)在反向电流10μA状态下维持一段时间,不仅会改变其对应的反向电压,抗静电能力也受到了影响。对于同种芯片封装后的LED也有这种现象。当处于反向状态2.5min时,出现叉分点的时间延迟了。6.对封装后的LED分别施加500V、1000V、2000V、3000V、4000V和5000V静电,在30mA电流下老化200h,发现与未加静电的LED相比,在光学特性方面没有明显差异。本论文得到了国家863纳米计划和信息产业电子发展基金资助。