Micro-LED具有高亮度,低功耗,壽命長(zhǎng),高響應(yīng)速度等優(yōu)秀特性,現(xiàn)已成為顯示領(lǐng)域的熱點(diǎn),Micro-LED全彩顯示屏迎來(lái)快速發(fā)展期,Ga N基藍(lán)光和綠光Micro-LED的制備相對(duì)成熟,所以紅光Micro-LED制備的研究對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)Micro-LED的全彩顯示尤為重要。本文對(duì)紅光Micro-LED從外延片的生長(zhǎng)到金屬焊盤的制作6步工藝做出詳細(xì)的介紹,分析進(jìn)行每一步工藝的原因、工藝的難點(diǎn)及其解決方法。為了進(jìn)一步了解紅光Micro-LED的物理特性,本文對(duì)紅光Micro-LED進(jìn)行一系列的表征測(cè)試和對(duì)比實(shí)驗(yàn),可以分為3個(gè)階段,由淺入深地測(cè)試和分析。第一階段,在蔡司顯微鏡下觀察紅光Micro-LED的器件形態(tài),并且測(cè)試常溫下（300K）的I-V曲線,得到開(kāi)啟電壓為1.97V,計(jì)算得到理想因子為2.2,推測(cè)該器件側(cè)壁存在缺陷,并且測(cè)試了光譜曲線,得到中心波長(zhǎng)為635nm,半高寬為17nm。第二階段,分別測(cè)試了不同形狀的紅光Micro-LED的I-V曲線,數(shù)據(jù)處理得到J-V曲線,發(fā)現(xiàn)側(cè)壁面積與發(fā)光面積的比值越大,則電流密度越小;測(cè)試了圓形和方形紅光Micro-LED的光分布,發(fā)現(xiàn)方形Micr... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PN結(jié)的示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-到支撐和固定的作用；N-GaN中擁有多余的電子，主要摻雜劑為Si，且摻雜技術(shù)比較簡(jiǎn)單，容易控制；P-GaN擁有多余的空穴，需要在H2條件下生長(zhǎng)，使用Mg作為受主摻雜劑實(shí)現(xiàn)。MQW結(jié)構(gòu)可提高電子和空穴在空間的復(fù)合率，提高輻射復(fù)合效率即內(nèi)量子效率，從而提高發(fā)光效率。圖1-2基于GaN的LED芯片的三種結(jié)構(gòu)示意圖(1)水平結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)的P、N電極是位于Micro-LED芯片水平的同一端，它的電流在P型和N型GaN的限制層之間水平流動(dòng)，從而電流分布不平均，引發(fā)電流擁擠，發(fā)熱多[7]4。由于水平結(jié)構(gòu)在制備過(guò)程中，藍(lán)寶石襯底不會(huì)剝離，雖然制備工藝簡(jiǎn)單，但是藍(lán)寶石的導(dǎo)熱系數(shù)只有27W/(mK)，所以導(dǎo)致水平結(jié)構(gòu)Micro-LED芯片散熱性差，長(zhǎng)期熱量過(guò)高容易導(dǎo)致器件使用壽命縮短。水平結(jié)構(gòu)的芯片有65%的光是從P-GaN上方發(fā)出，還有35%左右的光是從N-GaN側(cè)面發(fā)出，由于P-GaN上面鍍一層ITO膜(讓電流分布更均勻)，該層ITO膜會(huì)吸收部分光，向上出射的光還會(huì)被電極遮擋一部分，而側(cè)面出射的光會(huì)被后續(xù)引線鍵合過(guò)程中的金屬引線遮擋一部分，因此，水平結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致Micro-LED芯片出光率低[7]5。此外，水平結(jié)構(gòu)的LED不適合做小尺寸器件。(2)垂直結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極分布在Micro-LED芯片的上下兩端，電流幾乎都在垂直方向流動(dòng)，不產(chǎn)生橫向流動(dòng)電流，電流分布均勻，并且減少熱量的產(chǎn)生，因此，也不需要在N-GaN上表面鍍上ITO膜[7]5。垂直結(jié)構(gòu)可以通過(guò)激光剝離技術(shù)將GaN基LED芯片從藍(lán)寶石襯底上剝離出來(lái)，并且轉(zhuǎn)移到金屬襯底鍵合，這樣操作工藝上變得更復(fù)雜，如果金屬襯底材料是銅，散熱系數(shù)為398W/(mK)，散熱系數(shù)是藍(lán)寶石襯底的15倍左右，所以垂直結(jié)構(gòu)的散熱性非常好，并且在相同驅(qū)動(dòng)電流的情況下，垂直結(jié)構(gòu)GaN基LED芯片的正向電壓?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-的變化，JEONG-TAKOH等人用SilenseTM進(jìn)行仿真，如圖1-3a)所示，它表示不同尺寸LED的EQE隨電流密度的變化曲線[9]4。可以明顯地看出，EQE會(huì)隨LED的尺寸變化而變化，在相同電流密度的情況下，較小的LED的EQE比較大的LED的EQE低。值得注意的是，樣品3的芯片總面積大于樣品4和樣品5，但3的EQE比4和5的降低更嚴(yán)重。盡管芯片總面積差異很大，樣品6顯示出的EQE與樣品4和樣品5相近。因此，考慮到1、2和3具有較大的側(cè)壁表面比(0.96～3.2%)，而4、5和6(分別為0.48%、0.32%和0.14%)(如表1-2所示)，它們的EQE下降可以歸因于側(cè)壁缺陷處SRH復(fù)合增加。表1-2LED在不同尺寸不同面積不同數(shù)量情況下的側(cè)壁表面比[9]3樣品編號(hào)LED尺寸(μm2)LED面積(μm2)總面積側(cè)壁面積/發(fā)光面積#115×1522522500.0320#222×2248448400.0218#350×502500250000.0096#4100×10010000100000.0048#5150×15022500225000.0032#6350×3501225001225000.0014圖1-3不同尺寸和不同MQW數(shù)量下的EQE[9]3為了研究MQW數(shù)目對(duì)LED光輸出效率的影響，使用SPECLEDTM三維仿真。該MQW數(shù)目表示由ICP刻蝕側(cè)壁區(qū)域暴露的MQW的數(shù)量。例如，QW對(duì)越多，QW側(cè)壁面積越大，導(dǎo)致更大表面復(fù)合載流子損耗。如圖1-3b)所示，a)六種不同尺寸LED的EQE隨電流密度變化曲線b)不同尺寸且不同數(shù)量MQW對(duì)的LED的EQE隨電流密度的變化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3628158