不同轉(zhuǎn)移工藝制備的垂直結(jié)構(gòu)Si襯底GaN基LED光衰研究.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體照明得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，GaN基材料尤其是InGaN/GaN LED在材料生長及LED的制備等方面已日趨成熟?，F(xiàn)如今，LED顯示，背光和照明市場都已啟動，但距離LED燈全面進(jìn)入家庭照明還有很長的一段路要走，還需要進(jìn)一步提高其光電性能和降低價(jià)格。Si以其低成本，大尺寸，高質(zhì)量，導(dǎo)電，導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體照明行業(yè)中異軍突起。近年來，本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制出了高性能Si襯底GaN基LED并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，打破了原來的LED市場格局。但S

2、i襯底也存在一些缺點(diǎn)，即GaN材料之間存在著巨大的晶格失配和熱失配。這使得Si上生長的GaN材料中存在著較大的應(yīng)力，進(jìn)而影響器件的光電性能。因此Si襯底GaN基LED外延材料生長和器件的制備還有一些問題亟待研究。
　　本論文利用兩種不同的轉(zhuǎn)移工藝而獲得兩組垂直結(jié)構(gòu)的GaN基LED芯片，即一次轉(zhuǎn)移和三次轉(zhuǎn)移工藝。一次轉(zhuǎn)移工藝就是將原生襯底上的GaN薄膜上粘接金屬層然后襯底轉(zhuǎn)移，三次轉(zhuǎn)移工藝是將原生襯底上的GaN外延薄膜粘接在一種柔性

3、材料上然后去除Si襯底，再將其另一面粘接在另一種柔性材料上，最后在去除第二次引人的柔性材料并用共晶將GaN轉(zhuǎn)移至另一Si基板上。本文對這兩組芯片進(jìn)行研究，分析應(yīng)力分布狀態(tài)對LED光電性能的影響。主要獲得以下研究成果：
　　1用750mA的正向電流對兩組芯片進(jìn)行24小時(shí)，168小時(shí)加速老化，老化后發(fā)現(xiàn)三次轉(zhuǎn)移的芯片相比于一次轉(zhuǎn)移的芯片光衰更大。通過分析，發(fā)現(xiàn)光衰的主要來源于光提取效率的下降。
　　2通過XRD對兩組芯片進(jìn)行掃描

4、，分析發(fā)現(xiàn)三次轉(zhuǎn)移芯片的平整度不夠好。通過臺階儀測試，發(fā)現(xiàn)了三次轉(zhuǎn)移芯片的彎曲度相比于一次轉(zhuǎn)移芯片的確實(shí)大很多。利用拉曼譜測芯片的應(yīng)力分布，發(fā)現(xiàn)三次轉(zhuǎn)移芯片應(yīng)力分布均勻，而一次轉(zhuǎn)移芯片應(yīng)力分布均勻。利用電子掃描顯微鏡掃描芯片的截面，發(fā)現(xiàn)三次轉(zhuǎn)移芯片在共晶界面出現(xiàn)縫隙。
　　3本論文研究發(fā)現(xiàn)，三次轉(zhuǎn)移工藝由于引人了柔性轉(zhuǎn)移步驟，GaN薄膜的張應(yīng)力能得到徹底釋放，但應(yīng)力釋放的過程中薄膜會發(fā)生嚴(yán)一定的彎曲形變，導(dǎo)致共晶粘接時(shí)，界面不平粘