TCL+DBR与Ag+DBR倒装结构LED芯片光电性能比较

为给产业提供有效的参考,在同一的外延结构下,设计了TCL(透明导电层)+DBR(布拉格反射层)和Ag+DBR两种不同的结构倒装芯片,并实验对比两种结构的光电性能。结果显示:在500 mA的驱动电流下,相比于TCL+DBR结构的倒装芯片,Ag+DBR结构倒装芯片的输出亮度提升了8.7%,其饱和电流为1.32 A,比TCL+DBR结构的倒装芯片的饱和电流(1.16 A)高17.5%;同时,相比于TCL+DBR结构的倒装芯片,Ag+DBR结构的倒装芯片显示出更优的效率衰减性能。输出亮度、效率衰减性能的提升以及饱和电流的增加,主要归因于Ag+DBR结构的倒装芯片具有更佳的热分布效果、更宽的发光角度和更优的电流扩展效果。     

溅射参数对Fe-Si化合物的相形成及结构的影响

对直流磁控溅射方法制备Fe—Si化合物的工艺过程进行了研究．首先通过改变溅射气压,溅射功率和Ar气流量,在Si（100）衬底上沉积约100nm纯金属Fe膜,随后在真空退火炉中800℃长时间退火形成Fe—si化合物．由X射线衍射（XRD）对所形成的Fe—Si化合物的物相和晶体结构进行分析,给出了一组最优化的溅射工艺参数：溅射Ar气压1．5Pa,溅射功率100W,溅射Ar气流量20SCCM．     

亚微米电解加工的试验研究

为了增强Ag纳米线在亚微米电解加工中的稳定性,对其表面溅射金属Au.Ag纳米线的稳定性试验结果表明,溅射层越厚,Ag纳米线在电解加工环境中的稳定性越好,但是过厚的溅射层会使纳米线发生弯曲.当溅射层厚度约为55 nm时,溅射层不够致密,电解加工时亚微米工具电极会发生溶解;当溅射层厚度约为310 nm时,溅射层的内应力过大,亚微米工具电极出现弯曲.因此,采用溅射层厚度约为150 nm的亚微米工具电极进行亚微米电解加工.在浓度为0.1mol/L的H2SO4电解液中,施加电压为4 V、周期为50 ns、脉宽为6 ns的纳秒脉宽脉冲电流,于高温合金试件表面成功加工出亚微米沟槽,沟槽长约30μm,深约80 nm,底部最窄处约为450 nm,入口最宽处约1μm.     

功率LED芯片键合材料对器件热特性影响的分析与仿真

针对倒装型功率发光二极管器件,描述了功率LED器件的热阻特性,对不同芯片键合材料的功率LED热阻进行了分析,并运用AN SY S软件对3类典型芯片键合材料封装的功率LED热特性进行了仿真。仿真结果表明:采用功率芯片键合材料提高了功率LED的散热特性、降低器件PN结温,而采用普通热沉粘接胶作为芯片键合材料的功率LED的PN结温则较高,因此普通热沉粘接胶不适合用作功率LED的芯片键合材料。     

硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管

经过近十年的探索,作者在国际上率先突破了硅衬底高光效Ga N基蓝光LED材料生长技术及其薄膜型芯片制造技术,制备了内量子效率和取光效率均高达80%的单面出光垂直结构Ga N基蓝光LED,并实现了产业化和商品化,成功地应用于路灯、球炮灯、矿灯、筒灯、手电和显示显像等领域.本文就相关关键技术进行全面系统地介绍.发明了选区生长、无掩模微侧向外延等技术,仅用100 nm厚的单一高温Al N作缓冲层,制备了无裂纹、厚度大于3μm的器件级Ga N基LED薄膜材料,位错密度为5×108 cm-2.发明了自成体系的适合硅衬底Ga N基薄膜型LED芯片制造的工艺技术,包括高反射率低接触电阻p型欧姆接触电极、高稳定性低接触电阻n型欧姆接触电极、表面粗化、互补电极、Ga N薄膜应力释放等技术,获得了高光效、高可靠性的硅基LED,蓝光LED(450 nm)在350 m A(35 A/cm2)下,光输出功率达657 m W,外量子效率为68.1%.     

磁控溅射参数和锂添加对LiPON薄膜离子电导率的影响

锂磷氧氮化合物(LiPON)是一种广泛应用于全固态薄膜电池体系的固态电解质。本文采用射频磁控溅射工艺制备LiPON薄膜,研究了溅射工艺参数和烧结锂片添锂对LiPON薄膜离子电导率的影响。结果表明,在溅射功率为120 W时,随着N₂/Ar流量比由3∶7升高至7∶3,薄膜离子电导率由1.31×10^-6 S/cm增至2.24×10^-6 S/cm;当N₂/Ar流量比为7∶3时,随着溅射功率由160 W降至120 W,薄膜离子电导率由2.09×10^-6 S/cm增至2.24×10^-6 S/cm。分析认为,高氮气比例和低溅射功率有助于双配位和三配位氮结构含量的提升,从而提高LiPON薄膜的离子电导率。此外,烧结锂片添锂法能有效实现靶材添锂,相同溅射参数下,所制薄膜的离子电导率提升了21.4%。     

LD侧面泵浦Nd:YAG1064 nm/532 nm/660 nm三波长激光器

理论上分析了实现双波长激光同时振荡腔镜反射率等需要满足的条件。实验中利用LD侧面泵浦单根Nd:YAG晶体,同时采用声光调Q与非线性频率变换技术,在3个子谐振腔组成的新型全固态激光实验系统中实现了1 064 nm/532 nm/660 nm三波长激光单独输出与同时输出。在泵浦功率103 W时,1 064 nm激光单独输出功率为15.5 W,532 nm和660 nm激光在声光调制频率分别为10.5 kHz和11.5 kHz时输出功率分别为4.7 W和1.6 W,转换效率分别为4.6%和1.6%。当三波长激光同时输出时,1 064 nm/532 nm/660 nm三波长激光输出功率分别为10.1 W、4.3 W和1.0 W,同时测量输出功率不稳定度均小于2.0%。理论与实验符合较好。     

纳米压印技术制备表面二维光子晶体发光二极管

研究利用纳米压印技术在氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)表面制备二维光子晶体结构对器件出光的影响.利用聚合物(IPS)软模板二次压印技术,在样品表面形成较为完整的掩膜,通过感应耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺分别在p-GaN层与ITO层成功制备了较大面积的光子晶体结构,结构周期为465nm,孔状结构直径为245nm.制成芯片后对样品进行测试,结果表明在LED表面制备二维光子晶体结构会导致LED芯片光谱峰值位置发生偏移,同时在p-GaN层制备二维光子晶体结构能够将LED芯片的发光强度提高39%,而在ITO层所制备的光子晶体结构并未对器件的性能有显著的改善.     

射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^-4Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10²⁰ cm^-3、迁移率为27.3 cm²·V^-1·s^-1、可见光(400～700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。     

直流反应磁控溅射预制ZnO晶种层工艺参数优化

采用直流反应磁控溅射法,在不同O2/Ar分压比(1∶3、1∶4),不同溅射功率密度(24、40、48W/cm2)及不同热处理温度(400、800℃)条件下制备出ZnO晶种层,研究O2/Ar分压比、溅射功率及热处理的最佳工艺,对制备的晶种层微观形貌和结构进行SEM、AFM、XRD表征,分析磁控溅射相关工艺参数对预制ZnO晶种层的影响机理,发现在O2/Ar分压比为1∶4,溅射功率密度为40W/cm2及800℃热处理条件下制备的ZnO晶种层质量最优.     

汽车照明用LED散热的特性研究

LED作为第四代照明光源应用于汽车照明已经是一种必然的趋势。针对汽车照明用LED散热问题,提出了一种以铜粉烧结块为吸液芯的铜-水复合冷凝段重力式热管(HP)散热系统,并且实验研究了冷凝侧对流换热系数、LED粘结材料导热系数以及热管充液率对芯片结温的影响。结果表明:1)对流换热系数与芯片结温呈负相关,并且在对流换热系数增加到50~70 W/m~2K之间时,芯片结温下降趋于平稳;2)LED粘结材料的导热系数越大(≥100 W/m·K),越有利于降低芯片结温;3)加热功率偏小(≤3 W)时,充液率为50%时最利于降低芯片结温,加热功率偏大(≥5 W)时,充液率为60%最为合适。     

在发光二极管表面制备单层聚苯乙烯球的方法

基于水面乳胶颗粒的自组装特性,通过将稀释的聚苯乙烯球铺展在去离子水中,用表面活性剂加固后将其转移到氮化钾基发光二极管(简称GaN基LED)表面的方法制备较大面积的单层聚苯乙烯球颗粒.场发射扫描电子显微镜测试表明:该方法能在较短时间内在GaN基LED表面形成六角紧凑的聚苯乙烯微球的二维阵列,微球平均直径约为350 nm.加入75μL表面活性剂,利于形成二维结晶.这为聚苯乙烯球做掩模版粗化GaN表面,提高大功率GaN基LED的光提取率提供了一种有效的途径.     

Au(Cu、Ag)／SiO_2纳米薄膜的制备及其微观结构表征

用多靶磁控溅射技术制备了不同形貌的Au(Ag、Cu)纳米颗粒分散SiO2薄膜。利用透射电镜对Au／SiO2薄膜的微观结构、表面形貌进行了表征。结果表明通过调控金属颗粒的沉积时间和靶材的溅射频率可以制备不同形貌金属颗粒ISi02单层薄膜。单层Au／SiO2薄膜中Au沉积时问为5s时,Au颗粒为圆形,当沉积时间为10s时,Au颗粒连接成网络状结构;单层AgiSi02薄膜中,Ag靶的射频功率为150W时,颗粒形状接近圆形,Ag靶的射频功率为100W时,Ag颗粒几乎密集在一起,形成膜状结构:单层Cudsi02薄膜中Cu的沉积时间为10s时,Cu颗粒形成网络状结构,Cu的沉积时问为20s时,形成的是Cu膜。     

GaN基激光器的研究进展

GaN材料作为第三代半导体材料具有十分独特的性能,其发光波段可以覆盖从红外到深紫外波段。GaN材料击穿电场强、发光效率高,使其在显示、照明、通信等领域具有非常广泛的应用。综述了GaN基激光器的发展历程及其失效和退化机制的研究进展。目前最新的蓝光GaN基激光器在3 A电流连续工作时的电压和输出功率为4.03 V和5.25 W;最新的绿光激光器波长为532 nm,在电流1.6 A时,输出功率为1.19 W。进一步阐述了GaN基激光器退化的主要表现,即随着工作时间的延长,激光器发光效率降低、光转化效率降低以及电压升高。总结了四种主要的退化模式,分别为封装退化、静电损伤、腔面退化和芯片失效。     

大功率白光LED倒装焊方法研究

介绍了一种大功率、高亮度LED倒装散热封装技术。采用背面出光的蓝宝石LED芯片,倒装焊接在有静电放电（LED）保护电路的硅基板上。该封装技术针对传统LED出光效率低下和散热问题做出了改进,有效提高了LED芯片的寿命,降低了制造成本。     

不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

AlN/GaN分布布拉格反射器反射率的研究

从理论上推导出分布布拉格反射器(DBR)反射率的计算公式,分析了GaN基材料DBR反射率与单层膜折射率、多层膜的对数、单层膜的厚度等的关系,发现20对AlN／GaN构成的1／4波长。DBR的反射率在中心波长410nm下达到了0．9995,分析了DBR反射率随单层厚度波动的影响,并发现随着正偏差的增大,最大反射率对应的波长增大．相同对数AlN／GaN多层膜的反射率比MGaN／GaN多层膜的反射率大,因此,AlN／GaN比AlGaN／GaN更适合做反射器。     

不同结构参数氮化镓基发光二极管芯片出光的蒙特卡罗方法模拟

发光二极管(LED)具有诸多优点,被人们看作是下一代照明器件.为了提高LED的光提取效率,使用蒙特卡罗方法,通过计算机编程,模拟了正装GaN基发光二极管芯片出光,分析考察了影响光提取效率的因素.结果表明,光提取效率随着封装材料折射率的增大而明显提高的现象仅发生在低于透明导电薄膜折射率的区间,过度提高封装材料的折射率对提高光提取效率并非有利;随着蓝宝石衬底厚度的增加,光提取效率曲线迅速上升并趋于平缓;此外,低吸收系数的透明导电薄膜、高反射率的反射镜亦可以显著提高LED光提取效率.     

1W大功率蓝光LED和白光LED光电特性研究

测量了基于金属线路板的1 W大功率蓝光LED和相同结构、同类芯片制作的大功率白光LED的输入功率、光通量和发光效率等参数,并对蓝光LED和白光LED的光通量、发光效率随输入功率的变化情况进行了比较。实验结果表明当输入功率小于一定值时,蓝光LED相对发光效率低于白光LED的相对发光效率,而当输入功率大于此值时,蓝光LED的相对发光效率高于白光LED的相对发光效率,白光LED发光效率下降较快的主要原因是荧光粉转换效率的下降。     

3W照明LED驱动芯片中功率管的设计研究

本文介绍了一种照明LED驱动芯片中功率管的研究与设计。该芯片采用CSMC0.6um5V标准CMOS工艺设计,功率驱动管采用EDNMOS结构,以提高功率管的耐压。芯片能直接驱动3W的照明LED,并在环境温度和电源电压在一定范围内波动时,提供恒定的电流输出。芯片的电源效率可达到75%以上。