《氮化铟镓发光二极管中的热降》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2020-01-12
  • 美国Soraa 公司表示,在氮化铟镓(InGaN)发光二极管(LED)的研究中发现,外部量子效率(EQE)的热下降主要是由传输效应引起的,例如载流子过冲。

    热降是指结点通过高温运行或由于连续运行的设备中不良的散热(焦耳加热)导致的加热时效率的损失。这与电流下降相反,后者是指高电流注入时的效率损失。

    先前报道的温度依赖性效应可归因于两个因素,一个是在异质外延样品中,其他与位错相关的效应可能导致不同的热活化。另一个是以前的研究从EL(电致发光)测量中得出了寿命,在这种情况下,重组效应和传输效应没有被解开。研究小组的测量直接探测了低缺陷材料中的有效区域重组,因此可以更直接地了解热降的本质。

    因此,LED的EL性能下降是由于器件有源QW区域的复合问题引起的。 SQW LED由30nm p-i-n结构和AlGaN电子阻挡层组成。组装LED时,将芯片倒装到银色p触点上。银接触的一个目的是高光提取效率,大概是通过反射回到设备顶部来实现的。热下降归因于传输效应。研究人员进行了一项时间分辨的研究,该研究可以测量QW中的载流子逃逸时间,指数温度依赖性与热电子发射一致。

    MQW结构可减少从有源区到p接触区的逸出。 产生捕获时候,可能还会产生补偿效应。这种补偿可以部分解释HC的性能。SQW LED在100°C下的峰值EQE相对下降了15%,而MQW结构下降了5%。下降不受载波扩展影响,因为它是考虑的峰值EQE,而与电流无关。

相关报告
  • 《氮化镓发光二极管用镓掺杂氧化锌透明导体》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2019-05-04
    • 韩国光州科学技术研究所使用镓掺杂氧化锌(ZnO)透明导电层(TCL)来提高氮化铟镓(InGaN)发光二极管(LED)的性能。研究人员发现,与使用氧化铟锡(ITO)作为TCL的器件相比,ZnO TCL减少了InGaN发光材料中的应变,增加了光输出功率并降低了正向电压。 ZnO在制造成本方面优于ITO,因为铟是一种昂贵的稀有元素,并且ITO还具有热不稳定性,在结温较高的高功率LED中尤为重要。 拉曼光谱表明,越厚的ZnO层使有源层的压缩应变松弛。对于0nm的ZnO层(具有180nm ITO TCL的LED A),180nm(B)和500nm(C),来自拉曼位移测量的双轴应变的估计值分别为-6.76%、-5.67%、-4.57%。放松压缩应变使发光的辐射波长峰在光致发光(PL)实验中从464.1nm下降到456.9nm。与此同时,估计的内部量子效率(IQE)增加了16.5%。 在电偏压下,LED的峰值波长在100mA注入时会聚到445nm和454nm之间。在10mA注入时,LED A的峰值为460.3nm,LED C的峰值为455.7nm。 LED A与10mA注入的蓝移6.13nm的会聚是由于注入载流子屏蔽压电场并填充导带。 LED B和C分别记录了1.99nm和1.93nm的较小偏移。 B和C的较小偏移反映了由于较小的应变而减小的压电场。 与LED A的性能相比,LED B和C的100mA光输出功率分别增加了26.9%和30.9%这种改进归因于由于应变减少而导致的辐射复合增加,以及与ITO相比,ZnO的较高折射率的光提取增强。 研究人员评论说:“与ITO相比,ZnO具有透射率更高,电阻率更低,温度稳定性更好,成本更低,无毒性的优点”
  • 《改善氮化镓μ发光二极管的MOCVD隧道结》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2020-07-19
    • 美国加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)发布了具有通过金属有机化学气相沉积法生长的具有外延隧道结(TJ)的氮化镓(GaN)基微型发光二极管(μLED)的最低正向电压( MOCVD)。该电压仅略高于使用铟锡氧化物(ITO)透明导电电极的电压。 UCSB团队使用选择性区域生长(SAG)技术来创建带有穿孔的隧道结层。 TJ中的穿孔孔用于在退火期间释放氢,以激活结的下层p-GaN层。氢钝化p-GaN的镁受体能级,抑制其捕获电子的能力并在价带中产生空穴。尽管可以使用分子束外延(MBE)来避免GaN TJ结构中的氢,但MOCVD在制造中是优选的。 与传统的p电极相比,使用TJ结构带来的好处包括简化制造、改善电流扩散和降低光子吸收率。通过将蓝色/绿色/红色μLED直接集成在与TJ连接的级联结构中,可以启用新的设备架构。 LED的制造过程包括:用四氟化硅反应离子进行台面蚀刻,使用缓冲氢氟酸去除二氧化硅柱,在氮气中进行700°C退火以从p-GaN中驱除氢,从7对二氧化硅和五氧化钽层形成全向反射器,以及用于触点和金属焊盘的铝/镍/金沉积。 使用安装在银接头上并封装在硅树脂中的切块设备进行测试。已发现,与没有n +-/ n-GaN层穿孔的类似参考MOCVDTJ-μLED相比,在整个器件上发射的辐射更加均匀。实际上,在参考器件的边缘处的发射更大,这很可能是由于退火过程中氢的侧壁向外扩散所致。带有穿孔的TJ-μLED的电气性能也很出色,对于给定的注入电流密度,可提供更紧密和更低的正向电压。相比之下,参考器件在更大的面积上显示出增加的正向电压,这表明在这些情况下,退火期间氢侧壁向外扩散的有效性降低。