硅衬底氮化镓基LED薄膜转移至柔性黏结层基板后其应力及发光性能变化的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜转移至含有柔性黏结层的基板上,获得了不受衬底和支撑基板束缚的LED薄膜.利用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)研究了薄膜转移前后的应力变化,同时对其光致发光(PL)光谱的特性进行了研究.结果表明:硅衬底GaN基LED薄膜转移至柔性基板后,GaN受到的应力会由转移前巨大的张应力变为转移后微小的压应力,InGaN/GaN量子阱受到的压应力则增大;尽管LED薄膜室温无损转移至柔性基板其InGaN阱层的In组分不会改变,然而按照HRXRD倒易空间图谱通用计算方法会得出平均铟组发生了变化;GaN基LED薄膜从外延片转移至柔性基板时其PL谱会发生明显红移.

图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及应力变化的研究

研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能,用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除.AlN缓冲层前后LED薄膜断面弯曲状况的变化.研究结果表明:1)去除硅衬底后,自由支撑的LED薄膜朝衬底方向呈柱面弯曲状态,且相邻图形的柱面弯曲方向不一致,当进一步去除AlN缓冲层后薄膜会由弯曲变为平整;2)LED薄膜在去除硅衬底前后同一图形内不同位置的PL谱具有显著差异,而当去除AlN缓冲层后不同位置的PL谱会基本趋于一致;LED薄膜每一位置的PL谱在去除硅衬底后均出现明显红移,进一步去除AlN缓冲层后PL谱出现程度不一的微小蓝移;3)自由支撑的LED薄膜去除AlN缓冲层后,PL光强随激光激发密度变化的线性关系增强,光衰减得到改善.

硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜剥离转移到新的硅基板和紫铜基板上,并获得了垂直结构的LED芯片,对其变温变电流电致发光(EL)特性进行了研究.结果表明:当环境温度不变时,在13 K低温状态下铜基板芯片的EL波长始终大于硅基板芯片约6 nm,在300 K状态下随着驱动电流的加大铜基板芯片的EL波长会由大于硅基板芯片3 nm左右而逐渐变为与硅基板芯片重合;当驱动电流不变时,环境温度由13 K升高到320 K,两种基板芯片的EL波长随温度升高呈现S形变化并且波谱逐渐趋于重合;在100 K以下温度时铜基板芯片的Droop效应比硅基板芯片明显,在100 K以上温度时硅基板芯片的Droop效应比铜基板芯片明显.可能是由于两种芯片的基板具有不同的热膨胀系数和热导率导致了其变温变电流的EL特性不同.