GaN materiāli kopš 20. gadsimta kopš 90. gada pakāpeniski parādās displejā, instrukcijas, apgaismojums un cietais apgaismojums un plaši izmantoti citi lauki ir izveidojuši milzīgu tirgu. Līdz šim komercializēti gallija nitrīda (GaN) gaismas diodes (LED), kas sagatavoti uz trim substrātiem (safīrs, silīcija karbīds un silīcijs). Pēdējo gadu laikā silikona substrāta GaN bāzes LED tehnoloģija attiecas. Tā kā silīcija (Si) substrātam ir priekšrocības ar zemām izmaksām, lielu kristāla izmēru, vienkāršu apstrādi un ērtu epitaksijas plēves pārnešanu, tai ir lieliska veiktspēja un zemas izmaksas LED lietojumprogrammās.
Daudzās pētījumu grupās uz Si substrātiem ir audzētas GaN epitaksijas plēves, un tās ir ieguvušas dažas no ierīcēm vai ir pētījušas ar Si bāzes GaN saistītās īpašības. Gaismas diožu sagatavošanā GaN plēve tiek pārvietota uz jauno atbalsta pamatni, lai sagatavotu ierīces vertikālo struktūru, salīdzinot ar ierīces vienādu pusi, labāku optisko sniegumu.
Šajā dokumentā GaN epitaksijas plēve, kas izaudzēta uz Si substrāta, tika pārnesta uz vara pamatnes substrātu, vara hroma pamatnes substrātu un metināšanas metodi, izmantojot metināšanas metodi ar Si pamatnes substrātu. Tika iegūta vertikālās struktūras gaismas izstarojošā ierīce, un trīs veidu paraugi Veica salīdzinošu pētījumu par novecošanos.
Eksperiments
Eksperimentālās epitaksijas plāksnītes bija 2 collas (50,8 mm) zilā In GaN / GaN daudzkvantu oksīda epitaksiālās vafeles, ko MOCVD audzē uz silīcija (111) substrāta, ar mikroshēmu izmēru 1000Lm @ 1000Lm, un ir ziņots par augšanas metodi. Sagatavoti epitaksijas vārti, kas izaudzēti ar krāsni. Viens no tiem tika pārvietots uz Si substrātu, izmantojot spiediena metināšanu un ķīmisko kodināšanu. Gaismas izstarojošo ierīci sauca par paraugu A, bet pārējie divi tika elektrolītiski plēsti un ķīmiski iegravēti. GaN epitaksijas plēvi attiecīgi pārnest uz pārklājumu vara substrātu un galvanizētu vara-hroma substrātu, un gaismas izstarojošo ierīci sauca par Paraugs B un paraugs C, attiecīgi. Trīs paraugi papildus epitaksijas plēves pārsūtīšanas režīmam un pamatnes atbalstīšana nav vienādi, otrs ierīces ražošanas process ir vienāds.
Līdzīgu atšķirību dēļ līdzīgu paraugu indivīdiem, tādēļ paraugi A, B, C sākotnējā pārbaudē tika izvēlēti par eksperimentu un testēšanas mikroshēmu. Katra mikroshēma ir izturīga pakete. Parasti 1000Lm @ 1000Lm mikroshēmas darba strāvas izmērs ir 350 mA, lai paātrinātu paraugu A, B, C novecošanu istabas temperatūrā ar DC strāvu 900 mA. Strāvas sprieguma (IV) raksturlīkne, elektroluminiscences (EL) spektrs, katra parauga relatīvā gaismas intensitāte katrā strāvā tika mērīta pirms un pēc novecošanas ar barošanas bloku KEITHLEY2635 un kompakto spektrometru Masīvs Spektrometrs (CAS) 140CT.
rezultāti un diskusija
IV īpašību analīze
1. tabulā parādīti Vf un Ir vērtības novecot 80, 150 un 200 stundas pirms trīs paraugu novecošanas. Novecošanās apstākļi ir 900mA istabas temperatūrā, kur Vf ir spriegums pie 350mA, un Ir ir noplūdes strāva ar pretējo 10V, noplūdes strāva Ir mēra ar atpakaļgaitu 5V, salīdzināšanas rezultātiem izvēlieties smagākus apstākļus, mērot pretējā virzienā 10V. 1. attēlā redzamas vecuma, 80, 150 un 200 stundu vecuma IV raksturlīknes pirms novecošanas, kā parādīts attiecīgi 1. att. (A) līdz (d). 1. attēls (a) rāda, ka A, B, C paraugam ir labas IV īpašības pirms novecošanas, atvēršanas spriegums ir aptuveni 2,5 V, apgrieztā 10 V strāva ir 10-9A secībā. Pēc 200 h novecošanās, trīs paraugu noplūdes strāva Ir no otrā virziena bija ievērojami augstāka nekā pirms novecošanas. 1. tabulā redzams, ka B parauga noplūdes strāva ir mazākā vienā aizmugurē spiediens (-10 V) pēc novecošanās 200 stundas pēc lielas strāvas. A paraugs ir otrais, un C paraugs ir vislielākais, un ar nogatavināšanas laiku trīs paraugi ir vienā aizmugurē spiediens Noplūdes strāvas starpība kļūst lielāka un lielāka. In GaN MQW Gaismas diode pēc pozitīvā sprieguma novecošanas nedaudz palielinājās, jo liela strāvas novecošana ilgu laiku bija tāda, ka vietējā oksidēšana ar nilo elektrodiem (alumīnija) izraisīja lielāku kontaktu pretestību. Liela noplūdes iemesls pēc novecošanas ir tas, ka In GaN LED Pnjunction iztvaikošanas slānis galvenokārt nosaka p-veida nesēja koncentrācija. Pēc mikrona novecošanās pēc ilgstošas novecošanās Mg-H kompleksa, Aktivācijas sadalīšanās rezultātā palielinājās p-veida nesēja koncentrācija, kā rezultātā izsmelšanas slānis sašaurinājās, atgriezeniskā nobīde, kad šķēršļu teritorijas retināšana, tunelis palielinājies sadalīšanās komponentu skaits, apgrieztā strāva palielinās; Turklāt mikroshēma pēc ilga laika pēc novecošanas palielina kvantu urbuma reģiona defektu blīvumu, pretējā slīpuma defekti un slazdošanas palīdzību veicina tuneļu veidošanos, kas izraisa noplūdes strāvu, un B, A un Savukārt, C samazinās. Tāpēc defekti un slazdošanas blīvums, tā, lai triju paraugu noplūdes strāva palielinātos tajā pašā pretspiedienā (kā parādīts 1. tabulā un 1. attēlā).
Pētījums par 1W Silicon Substrate Blue LED novecošanas veiktspēju dažādiem virsmām
1. attēls. IV paraugu trīs paraugu raksturlīknes pirms un pēc novecošanas
1. tabula Vf vērtības un Ir vērtības no trim paraugiem pirms un pēc novecošanas
EL spektra analīze
2. attēlā parādīti paraugu elektroluminiscences (EL) spektri ar 1,10, 100, 500, 800, 1000 un 1200 mA pirms un pēc 900 stundām nepārtrauktas novecošanas pie 900 mA istabas temperatūrā [Zīm. 2 (a1) līdz (a3)] un trīs (2. zīm. (B1) līdz (b3)], cietā līnija attēlā parāda spektru pirms novecošanas, un punktētā līnija norāda spektru pēc novecošanas. 2. attēls (a1 ) ~ (a3) parāda EL spektru pirms un pēc novecošanas, un strāvas EL spektram pirms un pēc trīs paraugu novecošanas nav acīmredzamas izmaiņas, izņemot to, ka maksimālās viļņa garums ir sarkans. 2. attēlā (b1) ~ (b3) redzams, ka trīs paraugu viļņu garumi pirms un pēc novecošanas ievērojami atšķiras no pašreizējā viļņa garuma. B paraugu viļņu garums pirms un pēc novecošanas ir gandrīz tāds pats kā pašreizējā, bet tikai pēc novecošanas. Palielinās. A, B, C trīs paraugi sakarā ar atšķirību starp substrāta siltumvadāmību, parauga temperatūras novecošana nav vienāda, tādēļ pēc novecošanas tā paša strāvas viļņa garuma dreifa C maksimālā parauga, pēc tam parauga, pēc tam B parauga minimuma. Turklāt, ņemot vērā trīs veidu parauga substrātu un mikroshēmu pārneses metodi nav vienādas, tā ka pēc GaN epitaksijas plēves pārnešanas uz jauno substrātu ar stresa situāciju nav vienādas. Literatūra parāda, ka GaN slāņa stiepes spriegums ir samazināts, un kvadrātvienības spiedes spriegums GaN slānī palielinās pēc tam, kad GaN no silikona substrāta uz jauno silīcija substrātu tiek pārnests ar metināšanas un ķīmiskās kodināšanas palīdzību. Plāna plēves pārneses stresa relaksācija ir rūpīgāka, tāpēc, ka kvantu siltā tiek veikts lielāks spiedes spriegums, un iegūtā polarizētā elektriskā lauks ir lielāks, kā rezultātā joslā tiek palielināts slīpums, tādējādi fotonu atbrīvošana Enerģija tiek samazināts, EL viļņu garums ir lielāks. Tāpēc A paraugi tika iespiesti uz silīcija substrāta E spektrā pirms un pēc novecošanas, A parauga viļņa garums bija īsākais, C paraugs bija otrais, B paraugs bija garākais un B paraugs un C paraugs bija ļoti tuvu. Attēls 2 arī atspoguļo B parauga viļņa garuma sarkano pāreju no mazas strāvas līdz lielai strāvai pirms un pēc novecošanas, kas var būt saistīta ar šādiem aspektiem. No vienas puses, savienojuma temperatūra palielinās tā, ka GaN frekvenču josla kļūst mazāka un viļņa garums ir sarkanais pārslēgs. B izlases sprieguma relaksācijas rezultātā B-parauga kvantu dziļums ir viskompresīvākais spriegums, tāpēc B-parauga daudzkvantu siltuma reģionam ir spēcīgākā polarizācijas efekts, un polarizācijas efekts rada spēcīgu iebūvēto elektriskais lauks. Šis elektriskais lauks noved pie ievērojama kvantu robežas ar stārķa efektu, izraisot gaismas viļņa garuma sarkano pārveidošanu.
Pētījums par 1W Silicon Substrate Blue LED novecošanas veiktspēju dažādiem virsmām
2. attēls trīs paraugi 900mA apkārtējās vides temperatūra noveco 168h pirms un pēc EL spektra [(a1) ~ (a3)] un pirms un pēc novecošanas trīs veidu parauga viļņa garums ar pašreizējām izmaiņām [(b1) ~ (b3)]
Strāvas strāvas (LI) attiecību analīze
3. attēls ir 350 mA strāva, ņemot vērā relatīvās gaismas intensitāti paraugā, ar novecošanas laiku, kurā attiecības starp trim paraugiem tiek izturētas pirms 100% gaismas intensitātes. No 3. att., A, B, C attēliem var redzēt trīs veidu paraugus, kuru novecošanas laiks palielinājās ar pirmo palielinājumu un pēc tam samazinājās, un pēc divām stundām pēc gaismas intensitātes palielināšanās pēc parauga novecošanas sākās gaismas intensitāte samazinājās, un B, C paraugi tika novecoti 32h, 10h gaismas intensitāte sāka samazināties un tendence samazināties lēnāk nekā A paraugs. Un var redzēt istabas temperatūrā 900mA noveco pēc A, B, C trīs paraugi 350mA zem gaismas intensitātes ir maksimāli un pēc tam samazināts, C paraugi samazināts visvairāk, A reizes, B parauga gaismas intensitātes vērtība tiek samazināta, bet vēl lielāka nekā vērtība pirms novecošanās. Šīs parādības iemesls ir tāds, ka GaN, ko audzē ar MOCVD metodi, ir daļējs akceptors Mg, kas ir pasivatīvs, veidojot Mg-H kompleksu ar H, un Mg aktivācijas ātrums ir ļoti zems, kā rezultātā rodas zema cauruma koncentrācija. Daļa no Mg-H saites tiek pārtraukta tā, ka akceptors Mg tiek aktivizēts tā, ka cauruma koncentrācija palielinās, pārvadātāju koncentrācija var kļūt saskaņotāka, gaismas efektivitāte kļūst lielāka. No otras puses, novecošana izraisa to, ka GaN materiāla blīvums bez izstarojošām rekombinācijas centriem, piemēram, dislokācijas un defekti, tiek samazināts, kā rezultātā samazinās gaismas efektivitāte un samazinās gaismas intensitāte. Šie divi mehānismi konkurē viens ar otru. Novecošanas sākumā dominē Mg-akceptoru aktivācijas mehānisms, tā ka trīs paraugu intensitāte palielinās ar vienu un to pašu strāvu. Ar novecošanas procesu, neārdinošo komplekso centru hiperplāzijas mehānismu Dominant, tādēļ augsta pašreizējā novecošanās pēc laika perioda pēc trim paraugiem samazina gaismas intensitāti. Triju paraugu gaismas atteices atšķirība var būt saistīta ar faktu, ka trīs parauga kvantu urbumu sprieguma stāvokļi un pamatnes substrāta siltuma vadītspēja nav tādi paši kā bezizvades savienojumu centra stāvokļi.
Attēls 3,350mA pašreizējā relatīvā gaismas intensitāte istabas temperatūrā 900mA novecošanās pēc izmaiņām laika gaitā (100% no gaismas intensitātes pirms novecošanas)
Secinājums
Rezultāti rāda, ka vara substrāta EL viļņa garums ir garākais vienā un tajā pašā strāvē, jo ierīces galvanizācija tiek veikta uz silīcija substrāta, vara substrāta un vara un hroma substrāta GaN uz zilās gaismas diode. Pēc pārejas uz vara substrātu, GaN epitaksijas plēves stresa relaksācija ir rūpīgāka. Ar trīs dažādu substrātu LED ierīču novecošanu var redzēt, ka galvenie faktori, kas ietekmē LED uzticamību, var būt tā stresa stāvoklis. Tika pētītas visu triju substrātu IV īpašības, LI īpašības un EL spektri pirms un pēc novecošanas. Rezultāti liecina, ka vara substrāta ierīcēm ir labāka novecošana
Karstie produkti : IP67 lampa , 40W paneļa indikators , DC24V lampiņa , viedo sensoru augsts lauru , LED apgaismojums
