GaN efni frá 20. öld síðan 90s smám saman á skjánum, leiðbeiningar, baklýsingu og solid-ástand lýsingu og öðrum sviðum víða notað, hefur myndast mikið markaði. Hingað til hafa litíumnítríð (GaN) ljósdíóða (LED) sem eru unnin á þremur hvarfefni (safír, kísilkarbíð og sílikon) verið markaðssett. Á undanförnum árum áhyggjuefni sílikon hvarfefni GaN-undirstaða LED tækni. Vegna þess að sílikon (Si) hvarfefni hefur kostnað af litlum tilkostnaði, stórum kristalstærð, auðveld vinnsla og auðvelt að flytja epitaxíulynd, hefur það framúrskarandi árangur og litlum tilkostnaði í krafti LED tæki umsókn.
Margar rannsóknarhópar hafa vaxið GaN epitaxial kvikmyndum á Si hvarfefni og hafa fengið nokkrar af tækjunum eða hafa rannsakað GaN-tengda eiginleika sem byggjast á Si. Við undirbúning LED er GaN kvikmyndin flutt í nýja stuðnings hvarfefnið til að undirbúa lóðrétta uppbyggingu tækisins, samanborið við sömu hliðina á uppbyggingu tækisins, betri sjónræn frammistöðu.
Í þessari grein var GaN epitaxial kvikmyndin, sem var vaxin á Si hvarfinu, flutt til kopar styðja undirlagsins, kopar króm styðja undirlag og aðferð við suðu með suðu til Si styðja styðja hvarfefni. Lóðrétt uppbygging létt emitting tæki var fengin, og þrjár tegundir af sýnum framkvæma samanburðarrannsókn á öldrun.
Tilraunir
Tilraunargreiningarnar voru 2in (50,8 mm) bláu In GaN / GaN multi-quantum oxíð epitaxial wafers vaxið á sílikon (111) hvarfefni með MOCVD, með flís stærð 1000Lm @ 1000Lm, og vexti aðferð hefur verið greint. The epitaxial wafers vaxið með ofni voru undirbúin. Ein af þeim var fluttur til Si hvarfsins með þrýstings suðu og efnafræði. Ljósemisbúnaðurinn var kölluð sýnið A og hinir tveir voru rafgreindar og efnafræðilega eytt. GaN epitaxíulíkanið var flutt á plata kopar hvarfefni og rafskautað kopar-króm hvarfefni, í sömu röð, og ljósabúnaður var vísað til sem Sýni B og sýni C, í sömu röð. Þrjú sýni í viðbót við epitaxial kvikmyndatökuham og styðja undirlagið er ekki það sama, önnur framleiðsla framleiðsluaðferðarinnar er sú sama.
Sem afleiðing af svipuðum munum á milli einstaklinga af svipuðum sýnum, voru sýnin A, B, C fyrir upphafsprófið valdar sem dæmigerð fyrir flís til tilrauna og prófunar. Hver flís er kjarnakerfispakki. Venjulega stærð 1000Lm @ 1000Lm flís rekstrar núverandi 350mA, til að flýta fyrir öldrun sýnanna A, B, C við stofuhita í gegnum DC núverandi 900mA. Núverandi spenna (IV) einkennandi ferill, rafeindastyrkur (EL) litróf, hlutfallslegur ljósstyrkleiki hvers sýnis við hverja núverandi var mældur fyrir og eftir öldrun með aflgjafa KEITHLEY2635 og litrófsmiðlinum Compact Array Spektrometer (CAS) 140CT.
Niðurstöður og umræður
IV einkenni greining
Tafla 1 sýnir Vf og Ir gildi fyrir öldrun á 80, 150 og 200 klukkustundum fyrir öldrun þriggja sýnanna. Öldrunaraðstæðurnar eru 900mA við stofuhita, þar sem Vf er spenna við 350mA og Ir er lekströndin á móti 10V, Leakage current Ir er mældur í andstæða 5V, til samanburðarrannsókna, valið erfiðari aðstæður, mældur við snúnings 10V. Mynd 1 sýnir IV einkennandi línurnar á aldrinum 80, 150 og 200 klukkustundum fyrir öldrun eins og sýnt er á mynd 1 (a) til (d) í sömu röð. Mynd 1 (a) sýnir að A, B, C þrír sýni hafa góða IV einkenni áður öldrun, opið spennu um 2,5V, snúa 10V straumi í röð 10-9A. Eftir öldrun 200 klst. Var leka núverandi Ir af þremur sýnunum í öfugri átt marktækt hærri en áður á öldrun. Tafla 1 sýnir að leka núverandi B sýni er minnsti á sama baki þrýstingur (-10V) eftir öldrun eftir 200 klst. eftir mikla straum. Sýnið er annað og C sýnið er stærsta og með öldrunartímanum eru þrjár sýnin undir sömu bakinu þrýstingur Núverandi munur leka er að verða stærri og stærri. Í GaN MQW LED eftir öldrun jákvæðrar spenna örlítið aukin vegna þess að stórum núverandi öldrun í langan tíma þannig að staðbundin oxun í bláu n rafskautinu (ál) sem leiðir til meiri sambandsþols. Ástæðan fyrir stórum leka eftir öldrun er að breiddin á In GaN LED Þrýstingslagið er aðallega ákvörðuð af p-gerð burðarþéttni. Eftir öldrun flísarinnar eftir öldrun í langan tíma, vegna niðurbrots Mg-H flókinnar, virkjun, sem gerir p-gerð burðarþéttni aukin, sem leiðir til minnkunar á þvaglagi, andstæða hlutdrægni þegar hindrunarsvæðin þynna, göng sundurliðun hluti aukist, andstæða núverandi hækkun; Þar að auki, flísinn eftir langan tíma eftir öldrun, eykst gallaþéttleiki skammtahæðarsvæðisins, galla í andstæða hlutdrægni og gildruþjálfa göngin valda leka núverandi og hitauppstreymi sýnanna af B, A og C minnkar aftur á móti. Þess vegna er gallinn og gildisþéttleiki, þannig að lekaþol þrjár sýnanna eykst í sömu bakþrýstingi (eins og sýnt er í töflu 1 og mynd 1).
Rannsókn á öldrun frammistöðu 1W kísilgeisla Blue LED fyrir mismunandi undirlag
Mynd 1 IV einkennandi línur í þremur sýnum fyrir og eftir öldrun
Tafla 1 Vf gildi og Ir gildi af þremur sýnunum fyrir og eftir öldrun
EL litrófsgreining
Mynd 2 sýnir rafeindastillandi (EL) litróf sýnanna við 1,10, 100, 500, 800, 1000 og 1200 mA fyrir og eftir 900 klukkustundir samfellt öldrun við 900 mA við stofuhita [Mynd. 2 (a1) til (a3)] og þrír (mynd 2 (b1) til (b3)] sýnir fasta línan í myndinni litrófinu áður en öldrunin er og strikað lína gefur til kynna litróf eftir öldrun. ) ~ (a3) sýnir EL litrófið fyrir og eftir öldrun og EL litróf núverandi fyrir og eftir öldrun þriggja sýnanna hefur engin augljós breyting nema að hámarkbylgjulengd háhraða sé rauð. Mynd 2 (b1) ~ (b3) sýnir að bylgjulengdir þriggja sýnanna fyrir og eftir öldrun eru verulega frábrugðnar núverandi. Bylgjulengdir B sýnanna fyrir og eftir öldrun eru næstum þau sömu og núverandi, en aðeins eftir öldrunin. Það er aukning. A, B, C þrjú sýni vegna mismununar á hitaleiðni undirlagsins, öldrun sýnis hita er ekki það sama, svo eftir öldrun sama núverandi bylgjulengd Drift C sýni hámarki, A sýni fylgt, B sýnishorn lágmarki. Að auki, vegna þess að þrjár tegundir af sýnissýningunni og flísaflutningsaðferðinni er ekki það sama, þannig að eftir að GaN epitaxíuflöturinn er fluttur á nýja undirlagið af streituaðstæðum er ekki það sama. Bókmenntirnar sýna að togþrýstingur GaN-lagsins er minnkað og þjöppunarþrýstingur skammtabrunnsins í GaN-laginu er aukið eftir að GaN er flutt úr kísilþéttiefni í nýju kísilþéttiefnið með suðu og efnafræðilegu eiturefni. The streita slökun þunnt filmu flytja er ítarlegri, þannig að skammta vel er háð meiri þjöppu streitu, og leiðir polarized rafmagns sviði er stærri, sem leiðir til meiri halla hljómsveitarinnar, þannig að losun ljósmyndir Energy er minnkað, árangur af EL bylgjulengdinni lengur. Þess vegna voru A sýnin prentuð á sílikon hvarfefni í E-litrófinu fyrir og eftir öldrun, bylgjulengd sýnisins var stystu, C sýnið var annað, B sýnið var lengst og B sýnið og C sýnið var mjög nálægt. Mynd 2 endurspeglar einnig riftaskipti bylgjulengdar B sýnisins frá litlum núverandi til mikillar straumar fyrir og eftir öldrun, sem getur tengst eftirfarandi þáttum. Annars vegar eykst mótumhitastigið þannig að bilið milli GaN-bandarans verður minni og bylgjulengdin er redshift. Sem afleiðing af streitu slökun B sýni er B-sýni skammta brunnurinn mest þjöppu streita, svo B-sýni multi-quantum Well svæðinu hefur sterkasta polarization áhrif og polarization áhrif framleiðir sterk innbyggður-í rafmagnsvettvangur. Þetta rafmagnsvettvangur leiðir til verulegs skammta. Takmarkið sterk áhrif, sem veldur rift á bylgjulengd ljóssins.
Rannsókn á öldrun frammistöðu 1W kísilgeisla Blue LED fyrir mismunandi undirlag
Mynd 2 þrjú sýni 900mA umhverfishita öldrun 168h fyrir og eftir EL litróf [(a1) ~ (a3)] og fyrir og eftir öldrun þrjár tegundir af bylgjulengd sýnis með núverandi breytingum [(b1) ~ (b3)]
Power-núverandi (LI) tengslagreining
Mynd 3 er 350mA núverandi undir hlutfallslegu ljósstyrk sýnisins með öldrunartíma sambandsins milli þriggja sýnanna eru á aldrinum fyrir ljósstyrk 100%. Það má sjá á mynd 3, A, B, C þrjár tegundir af sýnum með öldrunartímabili með fyrstu aukningu og síðan minnka sem sýni eftir 2 klst. Eftir aukningu á ljósstyrk, eftir öldrun. Ljósstyrkurinn byrjaði að lækkun og B, C sýni voru á aldrinum 32 klst., 10 klst. ljósstyrkur byrjaði að lækka og þróun hnignunar hægar en sýnið. Og má sjá í stofuhita 900mA öldrun eftir A, B, C þrjú sýni 350mA undir ljósstyrk hefur verið hámark og síðan minnkað, C sýni minnkað mest, A sinnum er B sýnishorn ljós styrkleiki minnkað, En enn stærri en gildi fyrir öldrun. Ástæðan fyrir þessu fyrirbæri er sú að GaN, sem vaxið er með MOCVD aðferðinni, hefur að hluta til samþykkis Mg sem er passivated með myndun Mg-H flókinnar með H og virkjunartíðni Mg er mjög lágt, sem leiðir til lághleypa styrkleika. Hluti af Mg-H bindunni er rofin þannig að viðtakandi Mg sé virkjað, þannig að holuþéttni eykst, getur burðarmagnsstyrkurinn orðið meira samsvörun, ljósnýtingin verður meiri. Á hinn bóginn veldur öldruninni þéttleika óraunandi recombination miðstöðvar eins og dislocations og galla í GaN efni til að lækka, sem leiðir til lækkunar á lýsingu og lækkun á ljósstyrk. Þessar tvær aðferðir keppa við hvert annað. Í upphafi öldrunar ríkir Mg-acceptor virkjunin þannig að styrkleiki þriggja sýnanna eykst með sama straumi. Með öldrunarferlinu, þá er óstöðvandi flókið miðstöðvunarkerfi sem er yfirburði, þannig að hár núverandi öldrun eftir tímann eftir þriggja sýnin er minni ljósstyrkur. Munurinn á ljósbilun í þremur sýnum má rekja til þess að streituþættir þriggja sýnishornskammtahæðanna og hitaleiðni stuðnings hvarfefnisins eru ekki þau sömu og þau sem ekki eru notuð til að ákvarða tengslanetið.
Mynd 3,350mA núverandi miðað ljósstyrkur við stofuhita 900mA öldrun eftir breytinguna með tímanum (100% af ljósstyrk fyrir öldrun)
Niðurstaða
Niðurstöðurnar sýna að EL bylgjulengd koparbótaefnisins er lengst við sama straum, vegna þess að rafskautið á tækinu er framkvæmt á kísilþéttiefni, koparbelti og kopar-króm hvarfefni GaN-undirstaða blár LED. Eftir að flytja til koparslags er streituleiki GaN-epitaxíulíkans nánari. Með öldrun þriggja mismunandi hvarfefnis geta LED tæki séð að helstu þættir sem hafa áhrif á áreiðanleika LED geta verið streituþáttur þess. IV einkenni, LI einkenni og EL litróf af þremur hvarfefnum fyrir og eftir öldrun voru rannsökuð. Niðurstöðurnar sýna að kopar undirlags tæki hafa betri öldrun
Heitar vörur : IP67 lampi , 40W spjaldið ljós , DC24V lampi , klár skynjari hár flói , LED vaxa ljós
