本文關(guān)鍵詞：GaN基LED失效分析與可靠性研究

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【摘要】：LED具有壽命長、能耗小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于照明顯示領(lǐng)域。LED的可靠性研究是實(shí)現(xiàn)其廣泛使用在各種場(chǎng)合的保證,在LED的研究和生產(chǎn)制造中,具有相當(dāng)重要的作用。本文研究GaN基LED的失效機(jī)制及可靠性,找出造成LED失效的機(jī)理,對(duì)LED光參數(shù)退化建立退化模型,研究結(jié)果對(duì)LED科研和質(zhì)量檢測(cè)方面具有非常重要的意義。對(duì)負(fù)電極脫落造成白光LED失效進(jìn)行了研究。結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDS)對(duì)退化樣品芯片進(jìn)行了表面形貌表征和微區(qū)成分分析。SEM觀察到退化樣品負(fù)極脫落處表面粗糙不平,且透明導(dǎo)電薄膜存在顆粒狀結(jié)晶。經(jīng)EDS檢測(cè)發(fā)現(xiàn)負(fù)極脫落處存在腐蝕性氯元素,并在封裝膠中檢測(cè)出氯。分析認(rèn)為,封裝膠中殘留的氯離子與負(fù)極中Al層發(fā)生的電化學(xué)腐蝕是致使樣品失效的主要原因。研究了GaN基通孔垂直結(jié)構(gòu)LED的短路失效機(jī)制。在光學(xué)顯微鏡觀察到失效樣品芯片通孔附近出現(xiàn)暗色區(qū)域,并以通孔為中心在周圍分布。采用金相切片法結(jié)合SEM對(duì)異常通孔處進(jìn)行截面形貌表征。發(fā)現(xiàn)失效樣品GaN外延層破裂,芯片背金層有大量空洞集中在通孔下方區(qū)域,并且固晶層中也有空洞存在。分析認(rèn)為:背金層和固晶層中空洞的存在造成LED內(nèi)部熱應(yīng)力和電應(yīng)力集中,GaN外延層在過高電應(yīng)力和極端的熱沖擊下,最終產(chǎn)生破裂,致使LED短路失效。對(duì)LED光參數(shù)呈非單調(diào)退化規(guī)律的LED燈珠可靠性進(jìn)行研究。采用加速壽命試驗(yàn)獲得光通量退化數(shù)據(jù),利用指數(shù)疊加形式的退化模型進(jìn)行擬合。用MATLAB軟件計(jì)算樣品的偽失效壽命,通過Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)法確定兩個(gè)樣本偽失效壽命分別服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布,以相應(yīng)分布參數(shù)評(píng)估產(chǎn)品可靠性。該方法對(duì)參數(shù)呈非單調(diào)退化規(guī)律的LED器件可靠性評(píng)估具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：LED 電極 失效分析 短路 可靠性
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN312.8;TN304.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 LED的發(fā)光原理10
• 1.2 LED芯片的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.3 LED可靠性研究11-21
• 1.3.1 LED失效的模式和機(jī)制11-14
• 1.3.2 LED失效分析的方法14-15
• 1.3.3 LED的可靠性預(yù)測(cè)15-21
• 1.4 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 GaN基白光LED電極失效機(jī)制研究23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)23-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方案25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析25-32
• 2.3.1 電參數(shù)測(cè)試25
• 2.3.2 芯片表面形貌觀察25-27
• 2.3.3 電極失效機(jī)制分析27-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 GaN基通孔垂直結(jié)構(gòu)LED失效分析33-44
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)33-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)樣品33-34
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)34
• 3.3 結(jié)果與分析34-43
• 3.3.1 短路測(cè)試35
• 3.3.2 抗靜電測(cè)試35-36
• 3.3.3 微觀形貌觀察與失效機(jī)制分析36-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 GaN基LED可靠性預(yù)測(cè)44-59
• 4.1 引言44
• 4.2 理論分析44-47
• 4.2.1 Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)44-46
• 4.2.2 退化模型46
• 4.2.3 LED偽失效壽命估算46-47
• 4.3 實(shí)驗(yàn)47-48
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)樣品及步驟47-48
• 4.4 結(jié)果與討論48-57
• 4.4.1 計(jì)算流明維持率48-50
• 4.4.2 退化模型確定50-53
• 4.4.3 偽失效壽命計(jì)算53-54
• 4.4.4 確定偽失效壽命分布54-55
• 4.4.5 分布參數(shù)估計(jì)55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果65-66
• 致謝66-67
• 附件67

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10 謝仕j，

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