电子束辐照对GaN基白光LED发光性能的影响

研究了低能电子束辐照对GaN基白光LED发光性能的影响。利用电子束模拟空间电子辐射,对白光LED灯板进行电子束辐照,并与辐照前的灯板比较,研究其光学性能,尤其是色度学性能的变化。试验结果表明,在电子束辐照后,LED的光效退化,色温增强,蓝光峰值波长蓝移,荧光粉激发作用增强。最后总结了辐照前后的平均蓝光峰值波长、黄光相对峰强以及色温的变化值与辐照剂量的对应关系。同时对实验结果进行机理分析和讨论。本实验对照明用白光GaN基LED的辐照研究以及改性实验有指导作用。     

激光剥离技术中GaN材料温度场的研究

对使用脉冲激光实现GaN/Sapphire剥离技术,建立了激光剥离过程中GaN外延层一维热传导理论模型。计算分析了单脉冲辐照时,激光剥离过程中GaN外延层内的温度场分布。得到实现激光剥离阈值能量密度为400mJ/cm2,脉冲频率上限约为1400Hz,阈值条件下剥离过程中高温区分布限制在100nm以内。从而证明GaN基发光二极管(LED)外延结构无损伤激光剥离的可行性,并且为激光剥离技术参数的选取提供了理论依据。     

GaN基绿光LED材料蓝带发光对器件特性的影响

分析比较了在不同外延生长条件下GaN基高In组分绿光LED材料室温和低温10K下光致发光谱中蓝带发光峰,研究了外延结构中p型层蓝带峰发光特性对材料晶体质量和器件电光转换效率的影响.结果表明:通过优化p型层的外延生长条件,可有效降低和消除其蓝带发光峰较之多量子阱主峰的相对强度,有利于提高LED器件特别是高In组分绿光LED器件在同等注入电流条件下的发光功率.     

基于GaN FET的LED微显示单片集成技术研究进展

发光二极管(LED)微显示技术由于其潜在应用而倍受关注.与主流的基于硅基驱动器的LED微显示技术不同,采用GaN场效应晶体管(FET)驱动的LED微显示技术制作的器件具有可靠性高和制作工艺简单等优势.总结了各种GaN FET驱动LED微显示的器件结构及性能,这些器件结构包括:直接利用LED外延结构制作FET驱动微型LED发光像素的横向集成结构、HEMT驱动微型LED发光像素的横向叠层结构、纳米线GaN FET驱动LED发光像素的垂直叠层结构.对基于GaN FET驱动的LED微显示技术的进展进行了综述.对GaN FET驱动的LED微显示技术的应用前景和研究方向进行了展望.     

GaN基绿光LED材料蓝带发光对器件特性的影响

分析比较了在不同外延生长条件下GaN基高In组分绿光LED材料室温和低温10K下光致发光谱中蓝带发光峰,研究了外延结构中p型层蓝带峰发光特性对材料晶体质量和器件电光转换效率的影响.结果表明:通过优化p型层的外延生长条件,可有效降低和消除其蓝带发光峰较之多量子阱主峰的相对强度,有利于提高LED器件特别是高In组分绿光LED器件在同等注入电流条件下的发光功率.     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

摘要：制备了GaN基PIN结构紫外探测器。用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014cm-2和2×1015cm-2的辐照。通过测量辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线，讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响。I-V特性表明，辐照使器件的反向暗电流增大，正向开启电流减小，并减小了器件的响应率，使峰值响应波长向短波方向稍有移动。为分析器件的辐照失效机理，研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响。拉曼散射谱表明，A1(LO)模式随辐照注量向低频移动，通过拟合A1(LO)谱形，得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果。PL谱表明，辐照使主发光峰和黄光峰强度降低，并出现一些新的发光峰，分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成。     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

制备了GaN基PIN结构紫外探测器.用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014 cm-2和2×1O15 cm-2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响.Ⅰ-Ⅴ特性表明,辐照使器件的反向暗电流增大,正向开启电流减小,并减小了器件的响应率,使峰值响应波长向短波方向稍有移动.为分析器件的辐照失效机理,研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响.拉曼散射谱表明,A1(LO)模式随辐照注量向低频移动,通过拟合A1(LO)谱形,得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果.PL谱表明,辐照使主发光峰和黄光峰强度降低,并出现一些新的发光峰,分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成.     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

制备了GaN基PIN结构紫外探测器。用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×10^14cm^-2和2×10^15cm^-2的辐照。通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线，讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响。Ⅰ-Ⅴ特性表明，辐照使器件的反向暗电流增大，正向开启电流减小，并减小了器件的响应率，使峰值响应波长向短波方向稍有移动。为分析器件的辐照失效机理，研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱（Raman谱）和光致发光谱（PL谱）的影响。拉曼散射谱表明，A1（LO）模式随辐照注量向低频移动，通过拟合A1（LO）谱形，得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果。PL谱表明，辐照使主发光峰和黄光峰强度降低，并出现一些新的发光峰，分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成。     

基于非辐射复合缺陷测量的GaN基LED老化性能研究

外延晶格失配等引入的非辐射复合缺陷是影响GaN基LED性能的重要因素。对不同LED样品老化1 600h前后的I-V特性、理想因子以及量子效率、发光特性进行了测量研究,并结合非辐射复合缺陷的定量测量,分析验证了非辐射复合缺陷对LED老化性能的影响。结果表明,非辐射复合缺陷是造成GaN基LED老化过程中隧穿电流增大、I-V特性偏离理想模型、理想因子增大以及光输出非线性化等现象的根本因素。在此基础上建立了非辐射复合缺陷浓度与LED老化性能之间的关系模型,提出了一种基于非辐射复合缺陷浓度及其恶化系数的GaN基LED老化性能评测方法。     

GaN基LED外延材料缺陷对其器件可靠性的影响

采用X光双晶衍射仪分析了GaN基发光二极管外延材料晶体结构质量并制成GaN-LED芯片,对分组抽取特定区域芯片封装成的GaN-LED器件进行可靠性试验.对比分析表明,外延晶片中的微缺陷与器件可靠性的关系密切;减少外延晶片中的微缺陷密度有利于提高LED器件的可靠性.通过建立从外延片晶体结构质量、芯片光电参数分布到器件可靠性的分析实验方法,为GaN-LED外延材料生长工艺的优化和改善提供依据,达到预测和提高器件可靠性的目的.     

基于有限元分析法的激光剥离技术中GaN材料瞬态温度场研究

用有限元分析法模拟计算Al2O3／GaN的激光剥离，分析了采用不同能量密度脉冲激光辐照时GaN材料内的瞬态温度场分布。采用波长248nm的KrF准分子激光器对Al2O3／GaN样品进行激光剥离实验。实验结果与有限元数值模拟结果一致。分析了影响GaN材料温度场分布的因素，在激光光源一定的条件下，温度随时间和深度变化较快。在实现激光剥离时，脉冲激光的能量密度应不低于阈值条件，但为了避免温度过高对器件产生损伤，脉冲激光的能量密度存在上限。多脉冲激光辐照时，脉冲频率是另一关键参量，计算得到了不同能量密度的脉冲激光辐照时频率的选取范围。     

原位退火对HVPE生长的GaN外延层光学性质和结构的影响

研究了原位退火对用氢化物外延方法在(0001)面蓝宝石衬底上生长的氮化镓(GaN)外延薄膜的结构和光学性能的影响.测试表明,氨气气氛下在生长温度进行的原位退火,明显提高了GaN外延膜的质量.X射线衍射(XRD)分析表明,随着原位退火时间的增加,(0002)面和(1012)面摇摆曲线的半峰宽逐渐变窄.喇曼散射谱显示样品退火后E2(high)峰位向低频区移动;随着退火时间的延长,趋向于块状GaN的峰位.可见,原位退火使GaN外延膜中的双轴应力明显减少.光致发光的测试结果与XRD和喇曼散射谱的结论一致.表明原位退火能有效提高GaN外延膜的结构和光学性能.     

原位退火对HVPE生长的GaN外延层光学性质和结构的影响

研究了原位退火对用氢化物外延方法在(0001)面蓝宝石衬底上生长的氮化镓(GaN)外延薄膜的结构和光学性能的影响.测试表明,氨气气氛下在生长温度进行的原位退火,明显提高了GaN外延膜的质量.X射线衍射(XRD)分析表明,随着原位退火时间的增加,(0002)面和(1012)面摇摆曲线的半峰宽逐渐变窄.喇曼散射谱显示样品退火后E2(high)峰位向低频区移动;随着退火时间的延长,趋向于块状GaN的峰位.可见,原位退火使GaN外延膜中的双轴应力明显减少.光致发光的测试结果与XRD和喇曼散射谱的结论一致.表明原位退火能有效提高GaN外延膜的结构和光学性能.     

GaN基紫外探测器的电子辐照效应

用能量为0.8 MeV的电子对非故意掺杂的GaN材料进行了辐照,光致发光谱（PL谱）表明,辐照使PL谱的强度随电子注量依次降低,且主发光峰蓝移,在注量较高时,在3.36 eV附近,出现新的发光峰。制备了SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,通过测量C-V曲线计算得到SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加。制备了GaN基p-i-n 结构可见盲正照射紫外探测器并进行电子辐照,测量了辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线。实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×10¹⁶ n/cm²时才使器件的暗电流增大一个数量级。辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响。利用GaN材料和MIS结构的辐照效应分析了器件的辐照失效机理。     

生长在图形化蓝宝石衬底上的GaN薄膜光学性质研究

图形化蓝宝石衬底（PSS）技术作为提高LED发光效率的方法之一,一直备受关注。研究了PSS上生长的GaN薄膜的表面形貌、吸收光谱、红外光谱、拉曼散射（Raman）和太赫兹光谱等,并与常规蓝宝石衬底上的GaN外延薄膜进行对比。结果表明,PSS上生长的GaN外延薄膜的表面形貌、光提取效率（LEE）得到明显改善。此研究成果对进一步提高GaN基短波（蓝/紫光）发光二极管（LED）的发光效率具有一定的借鉴意义,为进一步拓展PSS器件的太赫兹响应提供了依据。     

二次退火对p型GaN的应变影响

采用LP-MOCVD在蓝宝石基片上外延生长了Mg掺杂p-GaN,并对样品进行了退火处理.利用高分辨X射线衍射(HRXRD)对经不同退火时间处理后的样品进行了测试分析,从应变的角度对p型GaN中的杂质和缺陷行为特性进行了分析和探讨.结果表明:p型GaN的应变状态与其退火过程中的杂质和缺陷行为及其最后的电学性能都有着一定的规律性.     

GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性研究

介绍了一种能够全面表征半导体二极管器件的电学特性的方法,此方法结合半导体二极管的正向交流特性和直流特性,称之为正向交流小信号法。利用该方法深入地研究和对比分析了GaN基和GaAs基半导体激光器的电学特性,包括表观电容、串联电阻和理想因子。实验结果表明,对于GaN基和GaAs基半导体激光器,其开始发光的过程同步于其电容由正转变为负的过程。进一步实验结果表明,GaN基半导体激光器比GaAs基半导体激光器具有更大的串联电阻和更大的理想因子。这是由于GaN基激光器的器件工艺不够完善以及外延生长的GaN材料具有很大的位错密度。该研究为提高和改善GaN基激光器的性能提供了必要的依据以及理论指导。     

Micro-LED蓝宝石衬底AlN上GaN激光剥离研究

为了比较分析纳秒激光和皮秒激光剥离微型发光二极管(micro-LED)时AlN上GaN的热传导效果, 采用了改进的实时紫外光吸收和热传导的激光剥离理论模型进行计算分析的方法, 取得了在不同的激光波长、激光脉冲宽度、激光能量密度下的紫外波段光辐照时和停止辐照后GaN材料热场分布等数据, 并获得了适合micro-LED器件剥离的所用纳秒激光和皮秒激光的阈值条件。结果表明, 激光脉宽、激光波长、激光能量密度是实现激光剥离工艺的关键因素; 较适合的激光波长为209 nm~365 nm的紫外波段; 皮秒激光的剥离效果优于纳米激光, 且激光的脉冲宽度越短, 激光的波长越短, 剥离所需激光脉冲阈值能量也越低, 则对LED芯片区域的热影响也越小。该研究可为开发新型激光剥离设备和相关工艺应用提供重要参考。     

GaN基发光二极管的可靠性研究进展

高效高亮度GaN基发光二极管(LED)在图像显示、信号指示、照明以及基础研究等方面有着极为广阔的应用前景,器件的可靠性是实现其广泛应用的保证.本文从封装材料退化、金属的电迁移、p型欧姆接触退化、深能级与非辐射复合中心增加等方面介绍了GaN基LED的退化机理以及提高器件可靠性的措施,并对GaN基LED的应用前景进行了展望.     

LED用非极性GaN外延膜的制备技术进展

GaN是实现白光LED的关键材料。GaN外延膜通常沿极性c轴生长,基于极性GaN的LED有源层量子阱中由于强内建电场的存在而导致器件发光效率降低,而沿非极性面生长的GaN外延膜可以改善或消除极化效应导致的辐射复合效率降低和发光波长蓝移等问题。文章总结了非极性GaN外延膜的制备技术及研究进展,包括平面外延技术和横向外延过生长技术,指出开发非极性GaN自支撑衬底、发展非极性GaN的横向外延生长技术是制备低位错密度非极性GaN的研究方向。