【摘要】：大電流驅(qū)動下的藍(lán)綠光LED光效衰減以及器件老化是業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點問題。本文圍繞GaN基藍(lán)綠光LED的光效衰減問題,通過不同的檢測方法,結(jié)合短期老化,從多個角度對影響GaN基藍(lán)綠光LED的光電性能的機理進(jìn)行研究,具體如下:1.結(jié)合短期老化對低溫小電流下藍(lán)綠光LED的光效下降(Droop)問題進(jìn)行研究。LED的Droop效應(yīng)嚴(yán)重限制了 LED的商用前景,特別是工作在光效衰減電流區(qū)的大功率LED。常溫大電流下的光效下降現(xiàn)象已經(jīng)有過很多研究報道,而導(dǎo)致大電流下光效下降的原因也一直備受爭議。我們利用真空-低溫系統(tǒng)對LED進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn)藍(lán)綠光LED在低溫小電流下也存在光效下降的現(xiàn)象,但是常溫下這種現(xiàn)象在同樣的小電流區(qū)并不存在。有研究表明,這是低溫小電流下空穴注入的不均勻?qū)е碌�。我們對比了不同In組分的樣品的實驗數(shù)據(jù),以及相同樣品在短期老化的不同階段的數(shù)據(jù)差異,認(rèn)為點缺陷會使量子阱中產(chǎn)生能量勢阱并且成為非輻射復(fù)合中心,對低溫小電流下藍(lán)綠光LED的光效產(chǎn)生一定的影響。本文建立了一個模型,詳細(xì)的闡述了點缺陷在各種溫度各種電流激發(fā)密度下對藍(lán)綠光LED外量子效率的影響機理。2.利用顯微高光譜成像技術(shù)對短期老化過程中綠光LED光學(xué)性能的變化進(jìn)行研究。本研究課題將高光譜成像技術(shù)與LED的檢測技術(shù)相結(jié)合,分析研究綠光LED發(fā)光面在短期老化過程中空間分辨光學(xué)性能的演化規(guī)律。實驗數(shù)據(jù)表明,老化前芯片表面會存在許多小亮斑,經(jīng)過短期老化后,大部分亮斑消失,同時伴隨著芯片整體發(fā)光強度的降低,而峰值波長在老化1小時內(nèi)發(fā)生藍(lán)移,之后隨著老化發(fā)生紅移。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因與老化過程中缺陷以及In組分的變化有關(guān)。此外,在小電流下,陰極附近區(qū)域的峰值光子能量和發(fā)光強度明顯高于遠(yuǎn)離陰極的區(qū)域,而在大電流下分布則相對均勻。通過實驗數(shù)據(jù)的對比分析,我們認(rèn)為這與小電流激發(fā)密度下載流子的不均勻分布有關(guān)。本研究實現(xiàn)了顯微高光譜成像技術(shù)在LED檢測上的應(yīng)用,同時,觀測和分析了綠光LED芯片在短期老化過程中空間分辨光學(xué)性能的變化,并且發(fā)現(xiàn)了值得進(jìn)一步探索的實驗現(xiàn)象,為將來Micro-LED芯片的光學(xué)特性研究工作奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN312.8
【圖文】：

發(fā)光原理：ＬＥＤ的發(fā)光實質(zhì)上就是利用了半導(dǎo)體ｐｎ結(jié)的特性。當(dāng)在兩電極逡逑加上正向偏壓之后，空穴和電子分別注入到ｐｒｉ結(jié)的ｎ型區(qū)和ｐ型區(qū)，當(dāng)電子與逡逑空穴發(fā)生復(fù)合時，就會以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。如圖１．３（ｂ）逡逑所示，ｐ型區(qū)的空穴通過擴散，移動到ｎ型區(qū)，ｎ型區(qū)的電子通過擴散，移動到逡逑ｐ型區(qū)，由此，空穴電荷區(qū)就會在ｐ型區(qū)和ｎ型區(qū)界面附近形成，即耗盡層［３］。逡逑以ｎ型區(qū)為例，當(dāng)ｐ型區(qū)的空穴擴散到ｎ型區(qū)，空穴作為ｎ型區(qū)的少數(shù)載流子，逡逑會與ｎ型區(qū)的電子，即多數(shù)載流子，發(fā)生復(fù)合。但并不是所有的復(fù)合都會輻射出逡逑光子，由于復(fù)合方式的不同，載流子的復(fù)合分為兩種，一種是沒有光子輻射的復(fù)逡逑合，另一種是伴隨著光子輻射的復(fù)合。前者的復(fù)合方式是有害的，輻射伴隨著大逡逑量的熱產(chǎn)生，從而使器件的溫度升高，后者是發(fā)光的主要機理。對于發(fā)光器件來逡逑說

廈門大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑射出的光子的能量就越高，在可見光范圍內(nèi)，紫光的能量最大，紅光能量最�。郏矗�。逡逑多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)明對于ＬＥＤ的作用是至關(guān)重要的，如圖１．３（ａ）所示，通過在ｐ逡逑型ＧａＮ與ｎ型ＧａＮ之間增加多量子阱結(jié)構(gòu)能夠極大的提高ＬＥＤ的輻射復(fù)合效逡逑率，并且可以通過調(diào)整量子阱結(jié)構(gòu)來改變ＬＥＤ的發(fā)光波長。逡逑電極逡逑’邐空穴％丨空間電荷區(qū)邋耗盡層丨邋電子逡逑ｆｅ＾）ｆｅ）ｉ？？ｉ？？ｌ？；？＾？；逡逑室邋ＩｎＧａ�。樱裕牵幔五宥嗦于澹ǎ停眩祝螅╁�°？0？0０�。板�？？？：？＊？＊邋？｜逡逑＾＾－Ｎｉ／Ａｕ／ＡＩ／Ｔｉ邋電極邋ｒｅ°ｅｏ０�。澹澹�？？��？，＠，？１逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１．３邋（ａ）多量子阱芯片結(jié)構(gòu)；（ｂ）ｐｎ結(jié)逡逑１．３邋ＬＥＤ的量子效率與Ｄｒｏｏｐ效應(yīng)逡逑１．３．１量子效率逡逑ＬＥＤ的效率主要有量子效率、發(fā)光效率和功率效率三種衡量標(biāo)準(zhǔn)，量子效逡逑率是指注入的載流子復(fù)合產(chǎn)生光量子的效率。量子效率又分為內(nèi)量子效率逡逑和外量子效率？７￡２￡，重要的參數(shù)還有注入效率？／和光出射效率？（光學(xué)效率）。逡逑這幾種效率相互之間的關(guān)系以及定義如下：逡逑（１－１）逡逑Ｖｅｑｅ邋＝邋Ｐ－＾＞邐（１－２）逡逑ＶｅＸＥ邋＝邋＇＾Ｖ，邐（Ｌ３）逡逑如公式１．１，１．２和１．３所示，＝邋７］／（３￡邋ｘ？＾ＸＥ，其中內(nèi)量子效率是指逡逑每注入一個電子可以在ｐｎ結(jié)中產(chǎn)生的光子數(shù)，它與輻射復(fù)合的微觀過程密切相逡逑關(guān)。／／ｅ表示單位時間注入ＬＥＤ的電子數(shù)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 大谷義彥;夏晨;;LED照明現(xiàn)狀與未來展望[J];中國照明電器;2007年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 付強;基于成像鏈分析的光譜成像系統(tǒng)設(shè)計方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機械研究所);2012年

本文編號：2729316