提高GaN基倒裝焊LED芯片外量子效率的方法研究.pdf

1、LED以其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在信息顯示、通信和照明等領(lǐng)域。目前LED芯片的主要外延材料是GaN基化合物，GaN具有大的禁帶寬度、較高的熱導(dǎo)率和電子空穴輻射復(fù)合效率；GaN和InN、A1N按不同組分混合可以改變材料的禁帶寬度，實(shí)現(xiàn)芯片藍(lán)、綠、紫等不同顏色的發(fā)光。LED芯片有三種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，分別是正裝、倒裝焊和垂直結(jié)構(gòu)，倒裝焊LED芯片結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)芯片大功率的一個(gè)方向，相較于傳統(tǒng)正裝芯片光出射效率高，散熱性能較好；相對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)，

2、制作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，成品率高。隨著社會(huì)對(duì)LED發(fā)光亮度、發(fā)光質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)LED芯片的電光轉(zhuǎn)換能力和穩(wěn)定性提出了更高的要求。外量子效率是綜合衡量LED芯片電光轉(zhuǎn)化效能的重要參數(shù)之一，隨著LED芯片大功率發(fā)展，芯片外量子效率的提高勢(shì)在必行。本文圍繞如何提高GaN基倒裝焊LED芯片外量子效率，從芯片的光學(xué)和電學(xué)兩個(gè)方面展開(kāi)研究，做了如下的工作：
　　 第一章闡述了本文的研究意義，對(duì)提高LED芯片外量子效率的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析

3、，并介紹了本文的主要研究工作。
　　 第二章介紹了影響外量子效率的折射率、電流擁擠效應(yīng)等因素，并對(duì)這些影響因素進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)對(duì)以上影響因素的分析，并結(jié)合前人的研究的成果，本文提出了一種GaN基倒裝焊LED芯片的結(jié)構(gòu)，并對(duì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。
　　 第三章采用蒙特卡羅光線追蹤方法，比較了藍(lán)寶石襯底剝離前后、藍(lán)寶石單面圖形化和雙面圖形化、有無(wú)緩沖層、芯片尺寸對(duì)LED芯片的光提取效率的影響，并對(duì)圖形化結(jié)構(gòu)和尺寸作了進(jìn)

4、一步選取與優(yōu)化。采用微加工工藝制作了雙面圖形化的藍(lán)寶石，實(shí)驗(yàn)測(cè)試并研究了圖形化結(jié)構(gòu)對(duì)LED光通量的影響，并與仿真結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 第四章研究了GaN基倒裝焊LED芯片電流傳輸模型，采用電阻等效方法推導(dǎo)出獲得電流均勻分布的量化條件，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　 第五章采用有限元仿真軟件COMSOL，研究了芯片尺寸、電極枝條數(shù)目、電極結(jié)構(gòu)、焊點(diǎn)的數(shù)目、焊點(diǎn)的位置對(duì)芯片有源層電流密度分布的影響，并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了探討。