LED芯片DBR反射镜优化设计

讨论了反射镜反射率对LED光提取效率的影响,并基于芯片与封装协同设计的原理,针对蓝光和黄光波段,通过TFcalc膜系仿真软件设计和优化了分布式布拉格反射镜(DBR)膜系。仿真结果表明,单堆栈DBR结构最大反射带宽为134nm,而双堆栈DBR结构最大反射带宽可拓展至216nm。利用参考波长红移的方式,可以缓解DBR反射特性随入射角度增加而出现的反射谱线蓝移现象。金属增强型DBR结构能够减小反射偏振效应,提高反射带宽和平均反射率,并能够减小DBR厚度,从而显著改善芯片的散热性能。     

应用于白光LED倒装芯片的DBR反射镜

结合数值模拟与实验测试,对一种可应用于白光LED倒装芯片的分布式布拉格反射镜(DBR)的反射率特性进行研究。结果表明,25个周期的DBR膜系能够满足400~650 nm的反射要求。与传统银/钛钨合金(Ag/TiW)金属反射镜进行了比较。在白光的450~460 nm波段,DBR的反射率比传统金属反射镜高出约3.4%。与金属结构的传统反射镜芯片相比,具有DBR结构的白光LED芯片的辐射功率提高了3.59%。     

基于高反射率DBR薄膜的倒装LED电极结构优化设计

为提升LED芯片的光提取效率和电流扩展能力,设计了双金属层环形叉指结构ITO/DBR电极的大功率倒装LED芯片,并对分布式布拉格反射镜(DBR)薄膜和环形叉指电极结构进行了仿真优化计算。利用TFcalc软件仿真计算了DBR堆栈方式、堆栈周期和参考波长对DBR反射率的影响。仿真结果表明,优化设计的双堆栈DBR薄膜在234nm宽波长范围内反射率均高于95%,对应蓝黄光区域(440~610nm)平均反射率高达98.95%,参考波长红移可以缓解DBR反射偏振效应。利用SimuLED软件仿真计算了电极结构对芯片电流扩展能力的影响。仿真结果表明,350mA电流输入情况下,单金属层电极电流密度均方差为44.36A/cm²,而双金属层环形叉指数目为3×3时,电流密度均方差降至14.37A/cm²。双金属层环形叉指电极降低了p、n电极间距,减小了电流流动路径,芯片电流扩展性能明显提升。     

基于AlxGa1-xN/InyGa1-yN DBR谐振腔的单片集成白光LED

本文设计和研究了含有蓝光和黄光两个量子阱有源区的单片集成白光发光二极管(LED)。为了提高黄光在混合光中的比例,我们采用AlxGaN1-x/InyGa1-yN 分布式布拉格反射镜(DBR)构成谐振腔对黄光的提取效率进行加强以增大其出射光功率。模拟结果表明,优化设计的谐振腔LED有利于得到高品质白光出射。     

图形化蓝宝石衬底结构对GaN基LED发光性能的影响

为了研究图形化蓝宝石衬底(PSS)的结构和形貌对GaN基发光二极管(LED)光学性能的影响,对PSS的制备工艺和参数进 行了调控,从而 形成具有不同填充因子的蒙古包形PSS(HPSS)和金字塔形PSS(TPSS)两种衬底,用于生长 和制备蓝光LED 芯片。通过对TPSS-LED的光学性能测试和分析得到,随着PSS填充因子的增大, LED的 光输出功 率也增大;进而比较具有相同填充因子的HPSS和TPSS的光学性能表明,HPSS明显优于TPSS。 因此, PSS填充因子的增大,能够提高LED的光输出功率;优化PSS的结构可以改善LED中光出射途径 ,从而更有效提高LED的光发射效率。     

MOCVD生长高反射率AlN/GaN分布布拉格反射镜

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石c面衬底上制备出高反射率AlN/GaN分布布拉格反射镜(DBR).利用分光光度计测量,在418 nm附近最大反射率达到99%.样品表面显微照片显示,有圆弧形缺陷和少量裂纹出现;在缺陷和裂纹以外的区域,DBR具有较为平坦的表面,其粗糙度在10μm×10μm面积上为3.3 m左右.样品的截面扫描电镜(SEM)照片显示,DBR具有良好的周期性.对反射率和表面分析的结果表明,该样品达到了制备GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的要求.     

溅射AlN技术对GaN基LED性能的影响

研究了在图形蓝宝石衬底(PSS)上利用磁控溅射制备AlN薄膜的相关技术,随后通过采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在相关AlN薄膜上生了长GaN基LED.通过一系列对比实验,分析了AlN薄膜的制备条件对GaN外延层晶体质量的影响,研究了AlN薄膜溅射前N2预处理功率和溅射后热处理温度对GaN基LED性能的作用机制.实验结果表明:AlN薄膜厚度的增加,导致GaN缓冲层成核密度逐渐升高和GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;N2处理功率的提升会加剧衬底表面晶格损伤,在GaN外延膜引入更多的螺位错;AlN热处理温度的升高粗化了表面并提高了GaN成核密度,使得GaN外延膜螺位错密度降低刃位错密度升高;而这些GaN外延膜位错密度的变化又进一步影响到LED的光电特性.     

RCE光电探测器顶部DBR的优化

对研制的VCSEL结构外延片制成的谐振腔增强型（简称RCE）光电探测器进行了物理分析和实验研究,由于VCSEL与RCE光电探测器对谐振腔反射镜的反射率要求不同,通过腐蚀VCSEL器件顶部DBR,改变顶镜反射率,能够得到量子效率峰值和半宽优化兼容的RCE光电探测器,实现VCSEL与RCE探测器的单片集成．     

基于LED应用的分布布拉格反射器研究进展

从材料体系、结构设计和降低串电阻方法等方面系统阐述了分布布拉格反射器（DBR）在发光二极管（LED）器件中的发展情况,并对分布DBR的发展提出了几点研究意见。     

RCE光电探测器顶部DBR的优化

对研制的 VCSEL 结构外延片制成的谐振腔增强型 (简称 RCE)光电探测器进行了物理分析和实验研究 ,由于 VCSEL 与 RCE光电探测器对谐振腔反射镜的反射率要求不同 ,通过腐蚀 VCSEL 器件顶部 DBR,改变顶镜反射率 ,能够得到量子效率峰值和半宽优化兼容的 RCE光电探测器 ,实现 VCSEL 与 RCE探测器的单片集成 .     

高亮度AIGalnP红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管(LED)出光效率的分布布拉格反射镜(DBR)和增透膜进行了分析,用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长了包含DBR和增透膜的LED,在20mA注入电流下,LED的峰值波长为623nm,光强达到200mcd,输出光功率为2.14mW。与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高。     

高亮度AlGaInP红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管(LED)出光效率的分布布拉格反射镜(DBR)和增透膜进行了分析,用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长了包含DBR和增透膜的LED,在20 mA注入电流下,LED的峰值波长为623 nm,光强达到200 mcd,输出光功率为2.14 mW.与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高.     

图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展

蓝宝石衬底作为发光二极管最常用的衬底,经过不断发展,在克服其与GaN间晶格失配和热膨胀失配问题上,研究人员不断提出解决方案。近期发展起来的图形化衬底技术,除了能减少生长在蓝宝石衬底上GaN之间的差排缺陷,提高磊晶质量以解决失配问题,更能提高LED的出光效率。从衬底图形的形状、尺寸、制备工艺出发,回顾了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,详细介绍了近年来关于图形化衬底技术与其他技术在提高LED性能方面的结合,总结了图形化蓝宝石衬底应用于大尺寸芯片的优势,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED的p-GaN盖层的MOCVD生长研究

利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）生长了InGaN／GaN多量子阱（MQW）蓝光发光二极管（LED）,研究了不同Cp2Mg流量下生长的p-GaN盖层对器件电学特性的影响。结果表明,随着Cp2Mg流量的提高,漏电流升高,并且到达一临界点会迅速恶化;正向压降则先降低,后升高。进而研究相同生长条件下生长的p-GaN薄膜的电学特性、表面形貌及晶体质量,结果表明,生长p-GaN盖层时,Cp2Mg流量过低,盖层的空穴浓度低,电学特性不好;Cp2Mg流量过高,则会产生大量的缺陷,盖层晶体质量与表面形貌变差,使得空穴浓度降低,电学特性变差。因此,生长p-GaN盖层时,为使器件的正向压降与反向漏电流均达到要求,Cp2Mg流量应精确控制。     

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.     

基于白光LED的红光碳点制备及荧光性能

红光碳点(CD)由于独特的光学性能以及易于表面功能化,在光电器件方面有着极大的应用潜力.以柠檬酸和甲酰胺为原料,通过水热法合成出发射波长在625 nm以上稳定发射的红光CD.通过对其微观形貌、官能团结构的表征,指出CD的红光发射来源于反应过程中被保留在CD表面的C=O等与氧相关的表面官能团.通过引入钠离子,在CD表面金...     

GaN基发光二极管芯片光提取效率的研究

基于蒙特卡罗方法模拟分析了限制GaN基发光二极管(LEDs)芯片光提取效率的主要因素。结果表明,GaN与蓝宝石之间的较大折射率差别严重限制了芯片光提取效率的提高,通过蓝宝石背面出光比通过p型GaN层的正面出光的芯片光提取效率至少高20％;同时,低GaN光吸收系数、高电极反射率以及环氧树脂封装可以有效的增加芯片光提取效率,并且LEDs芯片尺寸在400μm以下时光提取效率较高。     

图形蓝宝石衬底GaN基发光二极管的研制

采用抗刻蚀性光刻胶作为掩膜,并利用光刻技术制作周期性结构,进行ICP干法刻蚀C面(0001)蓝宝石制作图形蓝宝石衬底(PSS);然后,在PSS上进行MOCVD制作GaN基发光二极管(LED)外延片;最终,进行芯片制造和测试。PSS的基本结构为圆孔,直径为3μm,间隔为2μm,深度为864 nm,呈六角形分布。与同批生长的普通蓝宝石衬底(CSS)GaN基LED芯片相比,PSS芯片的光强和光通量比CSS分别提高57.32%和28.33%(20 mA),并可减小芯片的反向漏电流,且未影响芯片的波长分布和电压特性。