表面粗化提高红光LED的光提取效率

介绍了通过出光表面粗糙化来减少全反射的方法,实验中使用化学湿法腐蚀的技术获得预计的粗糙形貌,结果给出不同参数下的光强和光辐射功率比较,器件的外量子效率得到了约29%的提高。从理论和测试结果两方面阐述了表面粗糙化对提高红光LED外量子效率的机理。     

表面粗化提高绿光LED的光提取效率

介绍了通过出光表面粗化减少全反射的方法。理论计算了以腐蚀坑为三角坑的最优尺寸。实验使用熔融KOH腐蚀绿光LED外延片获得预计的粗糙形貌,再通过常规工艺制成器件,结果给出不同表面做成器件的光强。实验证明经过表面粗化处理的器件,外量子效率提高了约25.7%。     

表面粗化提高倒装AlGaInP发光二极管的光提取效率

对发光二极管进行表面粗化能够大幅度的提高其光提取效率。利用晶片键合技术并采用湿法刻蚀的办法粗化n面AlGaInP表面制作了一种带表面粗化的倒装薄膜发光二极管。刻蚀后的表面形貌呈现金字塔状。270μm x 270μm管芯裸装在TO-18金属管座上,在20mA的注入电流下,粗化了的LED-I光强达到了315mcd,输出光功率达到了4.622mW,比没有粗化的LED-II的光功率高1.7倍。光功率增加的原因在于粗化后形成的这种金字塔状表面,其不但减少了背部镜面系统和半导体-空气接触面的反射,而且能有效的将光从LED中散射出去。     

GaP表面粗化对AlGaInP发光二极管光电特性的影响

采用湿法溶液粗化AlGaInP基红光LED表面GaP层 ,并在粗化后的GaP表面沉积ITO,研究了粗化时间对GaP表面形貌的影响,并利用SEM、半导 体 芯片测试机、X射线衍射仪、X射线光电子能谱对LED器件表面形貌、光电特性曲 线、界面晶向、元素特性进行表征,比较了粗化前后的LED亮度和光电特性变 化。测试结果表明:采用HIO₄、I₂、HNO₃系列粗化液在室温、粗化时间为30 S 时,有效增加了光在通过GaP面与ITO界面时的出光角度,使AlGaInP发光二极管 的发光效率提高21.4%,同时引起界面处的缺陷密度升高,费米能级 远离价带,主波长蓝移0.36 nm,正向电压上升0.04 V。     

新型表面再构的倒装AlGaInP LED

研究一种表面再构的具有全方位反光镜(ODR)结构的倒装AlGaInP半导体发光二极管(LED)。通过湿法腐蚀方法再构N-AlGaInP盖层表面,形成类金字塔的表面结构,使不同角度入射的光有更多的机会出射。比较了表面再构LED与常规LED的电、光学特性,在注入电流为20 mA时,经过表面再构LED的轴向光强和输出光功率是常规LED的1.5倍,表面再构后大大提高了LED的外量子效率,减少了LED内部热量的积累,提高了LED芯片的可靠性。     

提高LED外量子效率

提高发光二极管的发光效率是当前的一个研究热点.简要介绍了从芯片技术角度提高发光二极管(IED)外量子效率的几种途径,生长分布布拉格反射层结构、制作透明衬底、衬底剥离技术、倒装芯片技术、表面粗化技术、异形芯片技术、采用光子晶体结构等.此外还介绍了发光材料、能带结构以及工艺对外量子效率的影响.     

GaAs基AlGaInP LED的研究和进展

探讨了GaAs基AlGaInP LED的最新研究与进展,介绍了AlGaInP红光LED外延材料的能带结构和基本的外延层结构以及限制外量子效率的问题,探讨了几种高效率的LED器件结构设计。着重介绍了目前一些外量子效率比较高的LED器件的制作方法以及一些提高外量子效率的AlGaInP LED器件结构,最后探讨了AlGaInP LED在作为固体光源发展过程中仍然需要面对的挑战。     

AlGaInP系LED的表面纳米级粗化以及光提取效率提高

分析了常规AlGaInP系发光二极管（LED）光提取效率低的主要原因,半导体的折射率与空气折射率相差很大,导致全反射使有源区产生的光子绝大部分不能通过出光面发射到体外。通过在LED出光层采用纳米压印技术引入表面纳米结构,以改变光子的传播路径,从而使得更多的光子能够发射到体外。理论分析与实验结果表明,与常规平面结构相比,...     

聚苯乙烯球掩膜干法粗化提高LED发光效率

采用聚苯乙烯球作为掩膜层,对ITO(氧化铟锡)薄膜进行干法蚀刻实现ITO表面的粗化,提高GaN基大功率LED芯片外量子效率。利用AFM及SEM对ITO表面进行表征,比较了微球尺寸对ITO表面形貌及芯片光电参数的影响。结果表明,ITO表面经过350nm聚苯乙烯球图形化后,在未影响芯片正向电压和波长的前提下所制备的1mm×1mm波长为457nm的大功率LED芯片,亮度增加可达30%以上。     

利用湿法腐蚀提高红光LED外延片的发光效率

采用熔融态的KOH对AlGaInP基红光LED外延片进行了表面粗化处理。研究了粗化温度、粗化时间对LED外延片表面形貌的影响,并利用原子力显微镜(AFM)、半导体芯片自动测试系统对LED器件的相关性能(形貌、I-V特性曲线、亮度和主波长)进行了表征。比较了粗化前后的LED亮度和电流特性变化。测试结果表明:利用熔融态的KOH对AlGaInP基红光LED外延片进行表面粗化可以有效地抑制光在通过LED表面与空气接触界面时产生的全反射,得到性能更好的器件。实验结果显示,采用熔融态KOH,在粗化温度为200℃、粗化时间为8min时,能使制作的红光LED外延片发光效率提高30%。     

脊形波导激光器中GaInP／AlGaInP选择蚀刻性的研究

本文制作了670nmGaInP/AlGaInP应变层量子阱脊形波导激光器,为了进一步优化工艺,在普通的单量子阱材料横向结构中嵌入30－50nm的GaIlP蚀刻阻挡层,用此种材料加工而成的控长1200μm,宽64μm的氧化条激光器的阈值电流密度为340A／cm^2,采用配比为1．0：2．5的HCl:H2O深液对GaInP/AlGaIn进行湿蚀刻研究,得到了较好的选择恂刻性结果。     

湿法化学腐蚀在GaN基材料中的应用

文中计算了AlGaN材料在不同温度KOH水溶液中的湿法腐蚀速率，并研究了湿法化学腐蚀GaN基材料对消除干法刻蚀所引入损伤的作用。为了对比湿法化学腐蚀消除干法刻蚀损伤的效果，分别利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和俄歇电子能谱（AES）对比Ar^＋干法刻蚀后经湿法化学腐蚀处理和未经处理的表面形貌及组分，并制作了单元可见盲器件，测试其反向漏电流，发现在干法刻蚀后引入湿法化学腐蚀工艺可使器件的反向漏电流得到较大程度的减小。     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率. 结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm 扩展到了1000nm. 当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池. 对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率.结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm扩展到了1000nm.当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池.对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.     

湿法化学腐蚀法估算GaN外延层中位错密度

研究了采用熔融NaOH对MOCVD生长的GaN外延层的湿法腐蚀结果,结合原子力显微镜表征其腐蚀坑形貌及腐蚀坑密度,得出了优化的腐蚀条件.通过与熔融KOH腐蚀结果对比分析发现,熔融NaOH腐蚀速率平缓,表面更平整,腐蚀坑更规则且密度更大.结合两种腐蚀结果,可以初步得出,熔融NaOH对GaN中刃型分量位错敏感,而熔融KOH对螺型分量位错更敏感,两种腐蚀剂相结合能够更完整地揭示GaN内部位错.     

低损伤ICP刻蚀技术提高GaN LED出光效率

首先分析了在制作GaN基LED时,采用干法刻蚀技术会对材料的表面和量子阱有源区造成损伤,影响了GaN基LED的内量子效率。针对这个问题,研究实验采用感应耦合等离子反应刻蚀(ICP-RIE)技术,分别选择了氯气/三氯化硼(Cl2/BCl3)气体体系和氯气/氩气(Cl2/Ar)气体体系,通过优化射频功率、ICP功率、气体流量以及相应的真空度,得到了良好的刻蚀端面,对于材料造成的损伤较低,得到更好的I-V特性。实验结果表明,采用低损伤的偏压功率刻蚀后制作的LED器件,出光功率提升一倍以上,同时采用Cl2/Ar气体体系,改善了器件的I-V特性,有效提高了LED的出光效率。     

HF/CrO3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备

利用动态掩膜腐蚀技术,研究了HF/CrO3腐蚀液对各种不同组分的AlxGa1-xAs(x＝0.3,0.5,0.65)的腐蚀速率及腐蚀表面形貌.随着HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比由0.01变化到0.138,相应的腐蚀液对Al0.8-Ga0.2As/Al0.3Ga0.7As的选择性由179降到8.6;通过调节腐蚀液的选择性,在Al0.3Ga0.7As外延层上制备出了倾角从0.32°到6.61°的各种斜面.当HF(48wt%)/CrO3(33wt%)的体积比为0.028时,Al组分分别为0.3、0.5和0.65时,相应的腐蚀表面的均方根粗糙度为1.8、9.1和19.3nm.另外,还分析了腐蚀机理与腐蚀表面形貌之间的关系.