组分渐变过渡层对氮化镓基发光二极管性能的影响

针对半导体发光二极管(LED)中普遍存在的效率衰减效应严重影响大注入电流条件下LED发光性能的问题,在传统InGaN/GaN多量子阱LED基础上,设计了组分渐变过渡层结构,引入到量子垒和电子阻挡层界面。模拟计算结果表明:当引入过渡层后,量子垒和电子阻挡层界面处的电子势阱深度和空穴势垒高度减小,有益于有源区载流子浓度的提高,有效提升了量子阱内辐射复合速率,使发光效率衰减现象得到显著改善.研究结果对大功率发光二极管的结构设计和器件研发具有启发作用.

氮化镓基高亮度发光二极管材料外延和干法刻蚀技术

通过对氮化镓(Galliumnitride,GaN)基蓝色高亮度发光二极管(Highbrightnesslightemittingdiode,HB LED)材料金属有机气相外延(Metalorganicvaporphaseepitaxy,MOVPE)生长技术的研究和优化以及在有源区内引入新型InxGa1-xN/GaN多量子阱(Multiplequantumwells,MQWs)结构,获得了高性能的HB LED外延片材料。高分辨率X射线衍射(HighresolutionX raydiffraction,HR XRD)和变温光致荧光谱(Temperaturedependentphoto luminescencespectra,TD PLSpectra)测量表明外延材料的异质界面陡峭,单晶质量优异,并由变注入电致荧光谱(Injectiondependentelectroluminescencespectra,ID ELspectra)测量获得:HB LED芯片的峰值发光波长在注入电流为2mA至120mA变化下蓝移量小于1nm,电致荧光谱的半高全宽值(Fullwidthhalfmaximum,FWHM)在注入电流为20mA时仅为18nm。此外,还介绍了GaN基材料感应耦合等离子体(Inductivelycoupledplasma,ICP)干法刻蚀技术。考虑实际需要,本文作者开发了AlGaN/GaN异质材料的非选择性刻蚀工艺,原子力显微镜(Atomicforcemicroscope,AFM)观察得到AlGaN/GaN刻蚀表面均方根粗糙度RMS仅为0.85nm,与外延片的表面平整度相当。还获得了AlGaN/GaN高选择比的刻蚀技术,GaN和AlGaN的刻蚀选择比为60。

氮化镓基发光二极管的发光光谱和功率特性

用直流和脉冲电流的方法研究了氮化镓基紫色和蓝色发光二极管的发光光谱和功率特性.结果表明,紫色发光二极管的发光中心波长在直流情况下随电流的增加发生红移,在脉冲情况下随电流的增加发生蓝移;蓝色发光二极管的发光中心波长在直流和脉冲情况下都发生蓝移.两种发光二极管的功率在直流情况下会发生饱和,并随电流的进一步增加而急剧减小,以上现象可能是由于热效应和量子阱中的压电效应引起的.

p型氮化镓退火及发光二极管研究

对金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上生长的p型氮化镓(p-GaN)在氮气气氛下的热退火进行研究。用Hall测试系统测量不同温度、不同时间退火后样品的电学性能;对一组蓝光LEDs分别进行不同退火温度、退火时间实验,对退火前后量子阱峰值强度半高宽和积分面积变化进行了比较研究。实验表明p-GaN在825°C、8min条件下退火可以取得较高的空穴浓度,而LED在750°C、30min退火可以使量子阱的半高宽展宽较小,积分强度降低百分比小,而且LED芯片正向电压也较小。

一种新的氮化镓生长工艺有望制造出更高更亮度的LED发光二极管

美国北卡罗来纳州大学（NCSU）的研究人员最近提出了一种新的氮化镓生长工艺，据称和现有工艺比较，这一新工艺有望把材料的缺陷减低千分之一，从而使得那些基于氮化镓的LDE发光二极管、功率器件等的输出能力增加一倍。

发光二极管显示屏标准化研究

随着行业规模的扩大,发光二极管的标准化和规范化需求越来越迫切。研究了国内发光二极管显示屏的标准制定和标准体系框架,分析了SJ/T 11281—2017《发光二极管(LED)显示屏测试方法》中发光二极管显示屏的机械、光学及电学性能参数和对应的测试方法,介绍了近几年测试方法相关研究进展,提出行业标准的制定和完善对于整个LED显示屏行业发展的重要意义。

柔性白光有机发光二极管的研究进展

作为新一代自发光显示器件,有机发光二极管(OLED)已经逐渐开始商业化。柔性白光技术是未来显示和照明市场不可或缺的组成部分,因此柔性白光OLED(FWOLED)的开发必要且迫切。首先介绍了FWOLED的基本概念,总结了实现柔性白光器件的五个重要因素,包括柔性衬底、导电电极、器件结构、光取出技术和柔性封装;随后分类概括了各种FWOLED的实现策略,包括荧光、磷光、延迟荧光、混合型FWOLED;接着综述了其他类型的柔性白光自发光技术器件,如柔性白光量子点发光二极管(QLED)、柔性白光钙钛矿LED(PeLED)和柔性白光胶体量子阱LED(CQW⁃LED);最后,对FWOLED的未来发展进行了总结和展望。

不同结构参数氮化镓基发光二极管芯片出光的蒙特卡罗方法模拟

发光二极管(LED)具有诸多优点,被人们看作是下一代照明器件.为了提高LED的光提取效率,使用蒙特卡罗方法,通过计算机编程,模拟了正装GaN基发光二极管芯片出光,分析考察了影响光提取效率的因素.结果表明,光提取效率随着封装材料折射率的增大而明显提高的现象仅发生在低于透明导电薄膜折射率的区间,过度提高封装材料的折射率对提高光提取效率并非有利;随着蓝宝石衬底厚度的增加,光提取效率曲线迅速上升并趋于平缓;此外,低吸收系数的透明导电薄膜、高反射率的反射镜亦可以显著提高LED光提取效率.

氮化镓基白光发光二极管的快中子辐照效应

对注入量为1×10^(14) cm^(-2)的快中子(1.2 MeV)对氮化镓(GaN)基白光发光二极管(LED)器件的辐照效应进行研究。通过测量和分析器件的电致发光谱(EL)、光功率-电流(L-I)和电流-电压(I-U)特性,发现器件辐照后光功率降低,而EL谱形状几乎没有变化,表明该注入量的中子辐照主要对器件中的蓝光LED芯片造成了损伤。进一步分析发现,中子辐照导致蓝光LED量子阱中产生大量非辐射复合中心,增加了漏电流并减小了量子阱中载流子密度,从而降低LED的输出光功率。由此,在原有GaN基蓝光LED等效电路模型的基础上,加入由中子辐照导致的影响因素,不仅有助于理解中子辐照对LED光功率的衰退影响机理,还为预测辐照后光功率的变化提供了可行性。

基于“半导体制造技术”探讨氮化镓发光二极管倒装芯片结构及制造工艺

基于传统的氮化镓二极管倒装芯片技术，针对导电层吸收光和电极垫遮光而导致的发光亮度低的问题，本文主要介绍了氮化镓发光二极管中一种新型倒装芯片结构及其制造工艺。该倒装芯片结构及新工艺的引入，可以有效增强光子的吸收，从而提高倒装芯片的发光亮度。

非平面化型ITO氮化镓基蓝光发光二极管

将氧化铟锡(ITO)生长于氮化镓基蓝色发光二极管的出光台面上(p型GaN台面),用非平面化处理的方法制作出ITO井状结构,研制出非平面化型氧化铟锡-氮化镓基蓝色发光二极管(LED),获得了高的出光效率。结果表明,在20 mA工作电流下,该蓝色发光二极管的出光光强是平整的普通ITO-GaN基LED的1.35倍。

电致发光的完全悬空超薄硅衬底氮化镓基蓝光LED器件的制备与表征

为提升硅衬底氮化镓基LED(发光二极管)器件的光电性能和出光效率,本文提出了一种利用背后工艺实现的悬空薄膜蓝光LED器件。结合光刻工艺、深反应离子刻蚀和电感耦合等离子体反应离子刻蚀的背后工艺,制备了发光区域和大部分正负电极区域的硅衬底完全掏空,并减薄大部分氮化镓外延层的悬空薄膜LED器件。对悬空薄膜LED器件进行三维形貌表征,发现LED悬空薄膜表面平坦,变形程度小,证明背后工艺很好地解决了氮化镓外延层和硅衬底之间由于应力释放造成的薄膜变形问题。表征了LED器件的电流电压曲线和电致发光光谱等光电特性,对不同结构、不同发光区域尺寸的LED器件进行对比,发现悬空薄膜LED器件的光电性能和出光效率比普通LED器件更优越,且发光区尺寸变化对LED器件性能的影响更明显。在15 V驱动电压下,与普通LED器件相比,发光区直径为80μm的悬空LED器件的电流从4.3 mA提升至23.9 mA。在3 mA电流的驱动下,峰值光强提升了约5倍,而发光区直径为120μm的悬空器件与发光区直径为80μm的悬空器件相比,出光效率提升更为明显。本研究为发展高性能悬空氮化物薄膜LED器件提供了更多可能性。

石墨烯晶体管优化制备工艺在单片集成驱动氮化镓微型发光二极管中的应用

在显示领域,微型发光二极管(micro-LED)潜力巨大,有望引领下一代新型显示技术的发展方向,其显示性能在很多方面优于现有的液晶、有机发光二极管(OLED),但巨量的micro-LED像素点与驱动电路不在同一晶圆上制备,面临巨量转移的技术瓶颈.本文将新兴的石墨烯场效应晶体管作为驱动元件与氮化镓(GaN)micro-LED进行单片集成,因为二者直接制备于同一衬底上,所以从根源上规避了巨量转移的技术难题.此外,传统光刻工艺中紫外光刻胶直接接触石墨烯,会引入严重掺杂导致场效应晶体管性能较差,进而影响集成器件性能.本文提出了一种利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为保护层,直接旋涂紫外光刻胶进行垫层光刻的全新工艺方法,优化了石墨烯场效应晶体管制备工艺.首先在分立的石墨烯场效应晶体管中进行验证,相比于没有进行PMMA薄膜保护的器件,采用新工艺制备的石墨烯器件狄拉克点的栅极电压(V_(g))距零点的偏差降低了22 V,载流子迁移率提升了32%.此外,将新工艺应用到集成器件制备后,发现集成器件性能得到了大幅提升.利用此新技术,由于有PMMA的保护,紫外光刻胶不再与敏感的石墨烯沟道直接接触.掺杂效应和随之而来的器件性能下降被有效扼制.因为此技术简便而廉价,所以也可应用到石墨烯之外的其他二维材料中,例如MoS2和h-BN,有望对本领域的器件工程师产生一定的参考价值.

悬空车轮形氮化镓发光二极管

减少器件的界面损耗从而提升其发光性能一直是发光二极管领域一个重要的研究热点。本文采用标准半导体工艺在硅衬底上制备了GaN基车轮形发光器件。采用各向同性湿法蚀刻工艺将器件悬空,比较并研究了悬空对器件的性能,包括光强、半高宽、波长漂移、3 dB带宽等的影响。由于减小了光损耗,在悬空结构中腔效应更加明显,器件的电致发光和通信性能得到了提升。本研究对电驱动光源的制备和可见光通信具有重要意义。

集成分布式布拉格反射镜的氮化镓基发光二极管研究

基于硅基氮化镓晶圆,制备了一种半环波导型发光二极管。采用聚焦离子束技术,在发光二极管两侧端部刻蚀形成高反型GaN层/空气层分布式布拉格反射镜。实验结果表明,该波导型发光二极管具有良好的光电性能,集成的分布式布拉格反射镜显著提高了器件端面的反射率,改变了器件内部的法布里-珀罗振荡,对出射光子进行了有效调控。使用该发光二极管作为光信号源的无线光通信系统实现了100Kbps的信号传输,验证了器件在可见光通信领域的应用潜力。

氮化镓基谐振腔发光二极管发展近况

共振腔发光二极管(Resonant Cavity Light emitting Diodes, RCLED)可视为垂直腔发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSELs)与传统发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)二者的结合,具备了传统发光二极管(LED)和垂直腔面激光器(VCSEL)两者的优点。相比于传统LED,RCLED出射的光具有更大的光强、提取效率和调制带宽,以及更好的方向性、光谱纯度和温度可靠性。近年来,国际上出现了许多针对砷化镓基红光波段、氮化镓基蓝绿光波段、近紫外波段的垂直腔发光二极管的相关报道,这些研究成果对于工业、医疗、通讯等领域非常有吸引力。然而,对于该方面研究工作的概述类文章却很少。本文主要对近年来以GaN为基础的蓝光波段RCLED发展情况进行概述。

白色发光二极管用荧光体和氮化镓基板

日本三菱化学（三菱化学）株式会社开发成功比传统产品更接近自然光的高辉度白色发光二极管（LED）用荧光体，并实现了其量产化。另外，该公司还开发了在用于蓝色激光二极管（蓝色LD）和蓝色LED的均质中没有结晶缺陷的氮化镓（GaN）基板。所开发的高品质均质结晶的GaN基板改善了元件的功能，并可提高元件收率。该公司从2005年4月开始在茨城县牛久市的筑波事业所（筑波事桨所）开始进行白色LED用荧光体和GaN基板的正式生产。

氮化镓发光二级管蓝光转换材料的合成和发光性质

合成了Ce3+掺杂的稀土石榴石结构复合氧化物体系(Y1-xGdx)3Al5O12、(Y1-xLux)3Al5O12、(Y1-xLax)3Al5O12、(Y1-xYbx)3Al5O12和(Y1-xTbx)3Al5O12.重点研究了(Y1-xGdx)3Al5O12:Ce3+和(Y1-xLux)3Al5O12:Ce3+两个体系的晶体结构和发光性质.这些体系都具有立方石榴石结构.(Y1-xGdx)3Al5O12:Ce3+体系随Gd取代Y,晶胞参数略有增加.荧光光谱的发射波长随Gd浓度增加发生红移,当x=0.5时发射波长达到最大值(560nm),并不再随Gd含量增加而变化.(Y1-xLux)3Al5O12:Ce3+的晶胞参数随Lu取代Y而减小,但均保持了立方石榴石结构.荧光光谱的发射波长随Lu3+的增加向短波方向移动,Lu3Al5O12:Ce3+的发射波长的峰值为520nm,体系的蓝移量是20nm.利用分离发光中心的位形坐标模型对波长的移动作了定性解释.这两个体系的发射波长的可调节特性,对改善与氮化镓发光二极管(LED)匹配的蓝光转换材料的色坐标、色温等显色性质具有重要意义.

氮化镓发光二极管在可见光光谱区发光

本专利介绍一种用红外光谱技术探测经防腐处理的样品中是否存在异常性的新颖方法:(a)将一束红外光束射向经过防腐处理的样品;(b)通过光谱分析,确定经过处理的样品的红外吸收是否有变化。