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《基于电容和电导特性分析gan蓝光发光二极管老化机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第58卷第8期2009年8月物 理 学 报Vol.58,No.8,August,2009100023290P2009P58(08)P5700205ACTAPHYSICASINICAn2009Chin.Phys.Soc.基于电容和电导特性分析GaN蓝光3发光二极管老化机理•陈焕庭 吕毅军 陈 忠 张海兵 高玉琳 陈国龙(厦门大学物理系,福建省半导体照明工程技术研究中心,厦门 361005)(2008年9月7日收到;2009年1月21日收到修改稿) 采用正向交流小信号方法测试和分析老化前后GaN发光二极管(LED)的电容2电压特性,结合
2、串联电阻、理想因子、隧穿电流参数讨论负电容以及电导变化情况.基于L2V曲线定性分析老化前后负电容的阈值电压,老化之后样管的受主浓度降低,辐射复合概率下降,大量缺陷以及非辐射复合中心出现,对载流子俘获作用增强,造成负电容降低.反向偏压以及小正向偏压下,隧穿效应导致老化之后样管的电导增大;正向偏压大于212V区域,考虑串联电阻效应,老化后样管电导减小.在分析LED电容2电压、光输出、电学特性曲线与老化机理基础上,通过实验论证以及理论解释表明,负电容以及电导特性可作为分析LED老化特性的参考依据.关键词:GaN发光二极管,负电容,电导,老化
3、机理PACC:7280E,7340E,7360J,7865J化前后GaNLED的电容2电压特性进行了测试和分11引言析,观察经过老化之后负电容、电导变化情况,并结合I2V,L2V曲线对其物理机制进行了理论分析和实很多研究已经证实,发光二极管(LED)在老化验论证.[1—3]过程中将导致芯片、封装、荧光粉区域失效.LED老化实验条件普遍为施加电应力、热应力,由于不同21实验材料热膨胀系数之间差异和缺陷生长,导致LED光[4]通量的衰减,主要的老化机理包括暗点缺陷、金属样品采用金属合金衬底GaNLED,该样品芯片[5—7]合金迁移、组分变
4、化等.国内外不同的研究小组制作工艺大致如下:通过金属反射层以及n2GaN表从各个角度定性地解释了半导体中负电容现象.面粗化工艺增加出光率,n电极直接制作在n2GaN[8]Wu等提出双能级的简化模型,指出由于碰撞电离顶端,保证有源层完整性,与传统蓝宝石衬底LED而使费米能级以下的占据界面电荷消失是造成二极相比,具有更优越的出光能力.金属合金衬底LED[9]管出现负电容的原因.Noguchi等认为负电容与的电流路径从底面阳极垂直传输至顶面阴极区域,[10]深能级的充放电效应有关.Jones等认为负电容可垂直电流路径上串联电阻比蓝宝石衬底结
5、构的横向[11]能与半导体材料的弛豫现象有关.谭延亮等指出电流路径低.与p2GaN相比,n2GaN具有高电导率以发光二极管负电容现象是表象,特定参数的可变电及电流扩散能力,因此不需要制作电流扩展层,从而容使电流的相位移相π,使得测量中表现为负电容,减少光在电流扩展层中的吸收.金属合金衬底具有[12]实际上不存在负电容.曾志斌等认为发光二极管高热导率,可实现在高电流输入下正常工作.具体芯[13]负电容现象主要原因是有源区内注入载流子的辐射片结构如图1所示.样品安装在老化台之上,在复合.但至今尚没有报道在老化过程中LED负电容样品底部与老
6、化台散热片接触面均匀涂抹硅胶,以以及电导性质研究.本文利用正向交流小信号对老减少界面热阻,使LED产生的热量能及时传递至外3国家高技术研究发展计划(批准号:2006AA03A175)、福建省科技重大专项(批准号:2006H0092)和福建省自然科学基金(批准号:2008J0030)资助的课题.•通讯联系人.E2mail:yjlu@xmu.edu.cn8期陈焕庭等:基于电容和电导特性分析GaN蓝光发光二极管老化机理5701电导Gp和表观电容Cp.测试过程在直流偏压上叠加50mV交流小信号,测试频率范围从20Hz到2MHz.使用YOKOG
7、AWAGS610型信号源测量I2V特性,测试电流范围从1nA到450mA.用MicRed生产的Teraled测量老化前后光功率变化,电压范围为118—314V.以上测试步骤都通过MicRed生产的Teraled对待测器件采取控温措施,LED热沉温度控制在30℃,避免器件温度变化对测试结果影响.31结果与讨论图1 金属合金衬底LED芯片结构p2n结电容由耗尽层电容和扩散电容组成,当p2n结反向偏压或加小正向偏压时,耗尽层电容起界环境中.加载700mA正向恒定电流进行老化实主导作用;而随正向偏压增大,扩散电容增长速度远验,时间为1640h
8、.本文选取一典型样管的测试结果远快于耗尽层电容,因此一般认为在较大正向偏压进行讨论.下p2n结电容主要表现为扩散电容.图3为老化前p2n结二极管等效电路可以看作是结电容C、后样管在20Hz,1kHz和1MHz频率下的C2
