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倒装结构发光二极管芯片研究取得新进展

时间:2017年11月06日 信息来源:武汉大学 点击: 加入收藏 】【 字体:
倒装结构发光二极管芯片研究取得新进展 《光学快报》发表刘胜课题组新成果 发布时间:2017-11-02 09:22  作者:  来源:动力与机械学院  访问次数:

消息网讯(通信员周妍)动力与机械学院刘胜教授团队在高服从倒装结构发光二极管(LED)研究领域取得新进展,研究成果在光学领域闻名期刊Optics Express(《光学快报》)发表。

论文题为Numerical and experimental investigation of GaN-based flip-chip light-emitting diodes with highly reflective Ag/TiW and ITO/DBR Ohmic Contacts(《高服从氮化镓基倒装结构发光二极管芯片的数值仿真和实验研究》),第一作者为动力与机械学院副教授周圣军,通信作者为刘胜。

大功率倒装结构LED芯片在汽车大灯、舞台灯、投影仪和探照灯等以点光源、极高电流密度和光密度为特性的LED高端照明市场具有广阔的应用前景。倒装技术是三维封装领域的核心技术,形成具有高反射率、低阻欧姆接触的p型电极是高光效倒装结构发光二极管(LED)芯片的关键技术。因为电子束蒸镀Ag薄膜与p-GaN的粘接强度低、欧姆接触电阻高,目前学术界和工业界通过在Ag薄膜下面插入一层Ni薄膜加强粘附强度,降低欧姆接触电阻,然而因为Ni对可见光具有强烈的吸取作用,导致Ni/Ag的反射率急剧降落,从而降低了倒装结构LED芯片的发光服从。

为了解决这一困扰学术界和工业界的难题,刘胜团队采用离子束溅射仿真制备Ag膜进步Ag与p-GaN的粘附强度,在氮气氛围下600℃高温快速热退火使纯Ag薄膜与p-GaN形成低阻欧姆接触。尽管通过离子束溅射和高温热退火工艺解决了纯Ag与p-GaN的粘结强度和欧姆接触题目,然而高温退火使纯Ag薄膜发生团簇,导致Ag膜反射率降落。通过大量实验,他们发现,在Ag薄膜上溅射一层TiW薄膜可以有用克制高温退火工艺中Ag膜发生的团簇征象,从而获得了具有高反射率、低阻欧姆接触的p型电极Ag/TiW,并成功应用于倒装结构LED芯片中。

基于大电流密度LED 芯片特种照明技术的突破,有望显明提拔我国半导体照明产业的国际竞争力。刘胜团队基于漂移-扩散方程、载流子延续性方程和热传输理论,建立了超大电流密度的LED 芯片电-光-热-可靠性分析模型,对倒装结构LED芯片进行了优化设计,成功制备了以Ag/TiW为p型欧姆接触的高光效、大电流密度倒装LED,使芯片光输出饱和电流进步到原来的两倍。

该项研究课题得到国家天然科学基金重点项目的资助(U1501241),研究成果有望在汽车照明和特种照明领域得到应用。

 

>>>论文链接:

https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-22-26615

(编辑:肖珊)

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(作者:佚名 编辑:武汉大学)
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