| 题名 | 大功率InGaN/GaN蓝光LED光学特性研究 |
| 作者 | 崔苗 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张锦平 ; 周桃飞 |
| 关键词 | InGaN/GaN 光致发光光谱 扫描投射电子显微术 拉曼光谱 散热 |
| 学位专业 | 材料物理化学 |
| 中文摘要 | 近年来，GaN 基LED 由于其高效率，高寿命等特点在照明行业得到迅猛的发展，目前世界各国对LED 芯片照明产品投入很大的资金，推动了GaN 基高功率LED 半导体照明产业的飞速发展，但发展功率型器件还存在很多问题。本文基于对大功率InGaN/GaN LED 光学性质研究，研究了In 组分对InGaN/GaN 蓝光LEDs 发光的影响，同时对大功率LED 的散热问题做了深入和系统的研究。主要成果如下： 1.介绍了结构和光谱分析的各种仪器的基本工作原理，包括扫描透射电子显微镜（STEM）、共聚焦拉曼光谱仪（ Raman）、光致发光（PL）、 电致发光（EL）等。 2.通过低温PL 和STEM 研究了In 组分对InGaN/GaN 蓝光LED 发光特性的影响。STEM 和低温PL 显示量子阱结构相同但In 组分较低的样品的发光峰位，在低温下随着温度的升高呈现出经典S (Red-Blue-Red)曲线；目前普遍认为In 组分分布不均造成的局域激子发光是蓝移的主要原因，然而实验发现高In 组分没有出现峰位蓝移。产生这一特殊现象的原因主要是高In 含量芯片中In 分布不均更加显著，因而造成的势起伏较大，在80 K 到160 K 下造成很大的热势垒，从而阻碍了载流子从深的局域态向浅能级局域态的跃迁（蓝移的主要原因）。低温下（5 K 到160K），由In 组分不均匀引起的势起伏是影响发光的主要因素；高温下（160 K 到300 K），由Varshni 效应导致的带边随温度的升高而收缩是发光峰位偏移的主要机制，同时该温度段载流子带填充是峰位蓝移的主要原因。量子限制Stark 效应(QCSE)对发光峰位的影响较小。 3.利用共聚焦Raman 光谱仪发明了一种同时准确测量结温和衬底蓝宝石的温度的方法，能够清楚得到不同电流下衬底温度和有源区的温度的关系特性，并发现在电流高于300 mA 以上，蓝宝石的温度高于有源区的温度，表明蓝宝石较差的热导率在高电流下严重影响LED 的散热。同时研究了器件中不同位置的蓝宝石温度和有源区温度的温度关系，分析了大功率LED 中热分布和热扩散过程，以及蓝宝石温度对发光效率的影响 本工作为器件的设计和工艺的优化给出了很好的参考意见。 4.将拉曼mapping 和高温加热装置联系起来研究温度对LED 应力分布的影响，发现在300 K 到600 K 之间，LED 断面的应力的分布不随着温度变化，保持很好的形状。 |
| 英文摘要 | |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-09-07 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://58.210.77.100/handle/332007/681]  |
| 专题 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所_测试分析平台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔苗. 大功率InGaN/GaN蓝光LED光学特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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