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倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片研究取得新進(jìn)展
2017年11月09日 14:10:36來(lái)源:武漢大學(xué)點(diǎn)擊量:33070
導(dǎo)讀動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院劉勝教授團(tuán)隊(duì)在率倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展,研究成果在光學(xué)領(lǐng)域期刊Optics Express(《光學(xué)快報(bào)》)發(fā)表。
  【中國(guó)安防展覽網(wǎng) 科技動(dòng)態(tài)】動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院劉勝教授團(tuán)隊(duì)在率倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展,研究成果在光學(xué)領(lǐng)域期刊Optics Express(《光學(xué)快報(bào)》)發(fā)表。
 

 
  論文題為Numerical and experimental investigation of GaN-based flip-chip light-emitting diodes with highly reflective Ag/TiW and ITO/DBR Ohmic Contacts(《率氮化鎵基倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究》),作者為動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院副教授周圣軍,通訊作者為劉勝。
 
  大功率倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片在汽車大燈、舞臺(tái)燈、投影儀和探照燈等以點(diǎn)光源、極高電流密度和光密度為特征的LED照明市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。倒裝技術(shù)是三維封裝領(lǐng)域的核心技術(shù),形成具有高反射率、低阻歐姆接觸的p型電極是高光效倒裝結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管(LED)芯片的關(guān)鍵技術(shù)。由于電子束蒸鍍Ag薄膜與p-GaN的粘接強(qiáng)度低、歐姆接觸電阻高,目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界通過(guò)在Ag薄膜下面插入一層Ni薄膜增強(qiáng)粘附強(qiáng)度,降低歐姆接觸電阻,然而由于Ni對(duì)可見光具有強(qiáng)烈的吸收作用,導(dǎo)致Ni/Ag的反射率急劇下降,從而降低了倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片的發(fā)光效率。
 
  為了解決這一困擾學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的難題,劉勝團(tuán)隊(duì)采用離子束濺射仿真制備Ag膜提高Ag與p-GaN的粘附強(qiáng)度,在氮?dú)夥諊?00℃高溫快速熱退火使純Ag薄膜與p-GaN形成低阻歐姆接觸。盡管通過(guò)離子束濺射和高溫?zé)嵬嘶鸸に嚱鉀Q了純Ag與p-GaN的粘結(jié)強(qiáng)度和歐姆接觸問(wèn)題,然而高溫退火使純Ag薄膜發(fā)生團(tuán)簇,導(dǎo)致Ag膜反射率下降。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn),在Ag薄膜上濺射一層TiW薄膜可以有效抑制高溫退火工藝中Ag膜發(fā)生的團(tuán)簇現(xiàn)象,從而獲得了具有高反射率、低阻歐姆接觸的p型電極Ag/TiW,并成功應(yīng)用于倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片中。
 
  基于大電流密度LED 芯片特種照明技術(shù)的突破,有望明顯提升我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。劉勝團(tuán)隊(duì)基于漂移-擴(kuò)散方程、載流子連續(xù)性方程和熱傳輸理論,建立了超大電流密度的LED 芯片電-光-熱-可靠性分析模型,對(duì)倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),成功制備了以Ag/TiW為p型歐姆接觸的高光效、大電流密度倒裝LED,使芯片光輸出飽和電流提高到原來(lái)的兩倍。
 
  該項(xiàng)研究課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助(U1501241),研究成果有望在汽車照明和特種照明領(lǐng)域得到應(yīng)用。
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